混流式水輪機尾水管壓力脈動特征信息探究

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3、關(guān)于學(xué)位論文的獨創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研宄工作所取得的成果，論文中有關(guān)資料和數(shù)據(jù)是實事求是的。盡我所知，除文中已經(jīng)加以標(biāo)注和致謝外，本論文不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果，也不包含本人或他人為獲得中國水利水電科學(xué)研究院或其它教育機構(gòu)的學(xué)位或證書等而使用過的材料。若有不實之處。，本人愿意承擔(dān)相關(guān)法律責(zé)任學(xué)位論文作者簽名：年月曰中國水利水電科學(xué)研宄院學(xué)位論文混流式水輪機尾水管壓力脈動特征信息探究摘要近年來，隨著混流式水輪機裝機尺寸與單機容量逐漸增大，水輪機的穩(wěn)定性問題日一益突出。其中尾水

4、管壓力脈動是造成機組運行不穩(wěn)定的主要原因之，它會誘發(fā)機械振動，使轉(zhuǎn)輪葉片產(chǎn)生裂紋，影響機組的穩(wěn)定運行。為了研宄尾水管內(nèi)壓力脈動的特性情況，本文從水輪機尾水管壓力脈動試驗所得數(shù)據(jù)出發(fā)，研宄不同水頭段混流式水輪機在不同相對流量區(qū)域內(nèi)的尾水管壓力脈動特性以及原型機尾水管壓力脈動在不同出力下一的脈動特性，并對比分析原模型水輪機壓力脈動變化情況，最后提出種提取尾水管渦一帶特征的新方法，為水輪機安全穩(wěn)定運行提供了定的參考。主要研宄內(nèi)容如下：探究不同流量區(qū)域內(nèi)混流式模型水輪機尾水管幅值特性和頻域特性變化規(guī)律及形，，受轉(zhuǎn)輪進(jìn)口水流沖擊成原因。在較小的相對流量區(qū)域附近由于

5、偏離最優(yōu)工況區(qū)較遠(yuǎn)、次生水沖擊等的影響，其壓力脈動相對幅值變化范圍較大，其最大幅值大體與渦帶壓力脈動最大幅值相當(dāng)，并且其頻率成分復(fù)雜，頻帶較寬，。在中間相對流量區(qū)域附近該流￣量區(qū)為渦帶工況區(qū)，０．２０５，其頻率成分基本上在．倍的轉(zhuǎn)頻附近同時發(fā)現(xiàn)在此流量區(qū)０－．７０８這個相對流量區(qū)間附近，域內(nèi)頻率幅值最大的流量區(qū)域大致在．其壓力脈動相對０９？幅值的變化整體上先增大后減小。相對流量區(qū)域．１．１附近，整體上在此區(qū)間內(nèi)相對壓力脈動幅值達(dá)到最小值，此區(qū)間內(nèi)，尾水管中的流動大致是軸向的，流動阻力及離心，壓力脈動波動小，力都非常小，無渦帶形成頻譜類似于白噪聲信號的頻譜

6、。相對流量￣區(qū)域１．１１．３附近，此相對流量區(qū)間內(nèi)頻率成分也相對復(fù)雜，有點類似小開度區(qū)間，其相對頻率ｆＶｆｎ既有渦帶頻率，也有多倍轉(zhuǎn)頻大小的頻率成分，主要與直渦帶的強度有關(guān)，一直渦帶的頻率幅值較大的話，會出現(xiàn)個顯著的增幅，存在轉(zhuǎn)。同時由于偏離最優(yōu)工況輪進(jìn)口水流負(fù)沖角的影響，由于其流量區(qū)域較窄且偏離最優(yōu)流量較小，其受到的影響相，其相對壓力脈動幅值相較小開度要小很多對要小。探究了混流式原型機尾水管壓力脈動特性隨出力的變化情況，并對比分析原模型壓力脈動的相似性。最終發(fā)現(xiàn)原型機尾水管壓力脈動特性隨出力的變化規(guī)律與模型試驗數(shù)一據(jù)所得結(jié)果基本致，主要差異還是在小

7、開度區(qū)間上，。對比分析原模型壓力脈動其主一頻隨出力變化基本致，相對壓力脈動幅值在小開度區(qū)間，、大開度區(qū)間存在差異其他出力下基本一致。一提出了種新的尾水管提取渦帶特征的方法，利用變模態(tài)分解方法和樣本熵算法，對不同出力下的原型水輪機尾水管壓力脈動信號進(jìn)行特征提取，并將所得限帶模態(tài)函數(shù)的樣本熵構(gòu)分別計算其最大值和均值，作為尾水管壓力脈動信號渦帶識別的特征矢量Ｔ。中國水利水電科學(xué)研究院學(xué)位論文該特征矢量Ｔ具有較好的敏感性，能敏銳反映尾水管內(nèi)渦帶