基于声发射技术的水轮机故障诊断方法及装置

摘要

基于声发射技术的水轮机故障诊断方法及装置，本发明将声发射技术应用于水轮机组故障诊断，通过声发射传感器获取水轮机尾水管、水车室导叶上的声发射信号，采用形态滤波技术进行消噪，采用脉冲重复率分析声发射信号的周期性强弱，并结合频谱分析和波形贴近度分析对常见的碰摩、裂纹和空化空蚀状态进行识别，应用小波包技术进行信号的分解与重构，计算声发射声强烈度，进行声强烈度随工况参数如有功、水头、导叶开度的趋势分析，进而全面了解水水轮发电机组的运行状态和性能，并指导水轮机的运行。

主权项

1. 一种基于声发射技术的水轮机故障诊断方法，其特征在于包括以下步骤：1)在水轮机尾水管壁上、水车室导叶拐臂上分别布置声发射传感器；2)通过计算机采集原始的声发射信号；3)对原始的声发射信号进行消噪处理，将背景白噪声与有规律性的声发射信号进行分离，去除干扰信号；4)对同一稳定工况下的声发射信号的时域波形进行分析，通过下式计算脉冲重复率：如果P(i)>0. 7，声发射信号属于周期性强的碰摩和裂纹信号；否则就是随机性强的空化空蚀声发射信号；5)对于周期性强的碰摩和裂纹声发射信号，进行FFT变换，把声发射信号频率段20KHz-200KHz平均分段，计算各个频率段的频谱值，频谱值再进行归一化处理；然后与典型碰摩故障的归一化频谱值做互相关分析，获得最大的碰摩互相关系数ρr，与典型裂纹故障的归一化频谱值做互相关分析，获得最大的裂纹互相关系数ρc；如果ρr>0.7，为碰摩故障；ρc>0.7，为裂纹故障；6)对声发射信号，进行5层小波包分解，即把频域0～500KHz分成6段，再重构31.25K～62.5K段信号作碰摩声发射声强烈度计算，重构125K～250K段信号进行裂纹和空化空蚀声发射声强烈度计算；声强烈度计算公式为：7)作重构声发射信号的声强烈度E随工况参数包括有功、水头、导叶开度的变化关系曲线，并根据声强烈度E对水轮机运行状态作出评价：声强烈度E>8，表示故障比较严重，停机检修；声强烈度2