水轮机压力脉动的混沌动力学特性-哈尔滨工业大学学报.pdfVIP

第４８卷　 第７期 哈　 尔　 滨　 工　 业　 大　 学　 学　 报 Ｖｏｌ４８ Ｎｏ７ 　 　 ２０ １６年７月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＡＲＢＩＮ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｊｕｌ． ２０１６ 　 　 　 　 　 　 ｄｏｉ：１０．１１９１８／ ｊ．ｉｓｓｎ．０３６７⁃６２３４．２０１６．０７．０１６ 水轮机压力脉动的混沌动力学特性 １，２ ３ １ １ ４ 兰朝凤 ，苏文涛 ，李小斌 ，李凤臣 ，赵昊阳 （１． 哈尔滨工业大学 能源科学与工程学院，哈尔滨 １５０００１；２． 哈尔滨理工大学 电气与电子工程学院，哈尔滨 １５００８０； ３． 哈尔滨工业大学经济与管理学院，哈尔滨 １５０００１；４．水力发电设备国家重点实验室（哈尔滨大电机研究所），哈尔滨 １５００４０） 摘　 要：为有效进行水轮机的运行监测和故障诊断，采用混沌动力学方法对水轮机在偏工况运行时的压力脉动特征进行研 究． 利用提升小波变换对压力脉动实验数据进行去噪，给出压力脉动信号时域分布及各频率成分的能量分布情况． 分析脉动 信号由轻度空化发展到严重空化过程中的一系列动力学特性，包括时频特征分布、相轨迹图、李雅普诺夫（Ｌｙａｐｕｎｏｖ）指数图和 庞加莱（Ｐｏｉｎｃａｒé）映射图等． 结果表明：水轮机尾水管压力脉动的主要能量分布在低频段，随着空化程度的加重，频谱脉动强 度增大；对于研究工况，最大Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数均大于零且随空化程度增加而增大，说明水轮机压力脉动信号存在混沌吸引子． 利 用本文方法进行多工况分析，可完成在线运行监测． 关键词：水轮机；压力脉动；混沌；提升小波变换；Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数 － － － 中图分类号：Ｏ４１５．５ 文献标志码：Ａ 文章编号：０３６７ ６２３４（２０１６）０７ ０１０１ ０５ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｃｈａｏｔｉｃ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｈｙｄｒｏ⁃ｔｕｒｂｉｎｅ １，２ ３ １ １ ４ ＬＡＮ Ｃｈａｏｆｅｎｇ ，ＳＵ Ｗｅｎｔａｏ ，ＬＩ Ｘｉａｏｂｉｎ ，ＬＩ Ｆｅｎｇｃｈｅｎ ，ＺＨＡＯ Ｈａｏｙａｎｇ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５０００１，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５００８０，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，Ｈａｒｂｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５０００１，Ｃｈｉｎａ； ４．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ（Ｈａｒｂｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｌａｒｇｅ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｍａｃｈ