基于一阶模态幅值斜率的压气机旋转失速预测方法及系统

摘要

本发明公开了一种基于一阶模态幅值斜率的压气机旋转失速预测方法及系统。本发明通过设置在压气机的壁面的传感器采集压力信号，将压力信号转变为数字信号，处理器根据压力分布得到流量分布，并分析得到一阶模态，进而得到预测指数，并与预定的阈值相比较，判断得到是否会发生旋转失速，从而能够提前预测旋转失速。本发明装置简单，容易实现，计算量小且速度快，适用于各种工况，减少了每种工况单独处理的复杂度，具有理论基础，并且在进入旋转失速之前发出预警信号，提前控制，解决了旋转失速控制困难的问题，从而避免损失。

主权项

一种压气机旋转失速预测方法，其特征在于，所述预测方法包括以下步骤：1)传感器采集压力信号：在压气机级前周向，沿壁面均匀地布置一周动压传感器，传感器的数目为N个，每相邻的两个传感器之间的角度为N≥3为自然数；2)处理信号：数据处理系统将传感器采集到的信号进行信号处理，传送给中央处理器；3)中央处理器得到当前的压力分布，第i个传感器所在位置的压力为P_i，通过热线矫正，利用伯努利方程，得到当前的流量φ_i，i为自然数，且1≤i≤N；4)分析预测信号：利用空间离散傅里叶变换，计算得到干扰的一阶模态a₁为$a_1=\frac{1}{N}W\Phi ,$其中，W为傅里叶矩阵将步骤3)中的流量φ_i无量纲化为流量系数得到Φ＝[Φ₁......Φ_N]^T，其中，i为自然数，且1≤i≤N，U_n＝2πfR，f为转子转速，R为压气机的平均半径；5)提取了一阶模态之后，得到一个预测指数：$S=\frac{dJ}{dt}$其中，J＝|a₁|²，是一阶模态幅值的平方，t为采样时间，预测指数S具体算法为：对于离散的时间点t₁、t₂……t_m，得到相应的一阶模态幅值的平方的值分别为J₁、J₂……J_m，则在时间点t_j的预测指数其中，m为自然数，j为1≤j≤m‑1的自然数；根据实际情况，设定一个阈值S₀，预测指数S与阈值S₀相比较，当S＞S₀时，认为旋转失速将要发生，否则，则认为压气机工作在较安全的区域。