贯流式水轮机尾水管同步压力脉动的识别方法

1.贯流式水轮机尾水管同步压力脉动的识别方法，其特征在于：具体包括如下步骤：步骤1，启动水轮机压力脉动信号采集试验系统；步骤2，获取同一横断面上三组尾水管压力脉动时序信号；步骤3，对步骤2获取的压力脉动时序信号进行滤波和变分模态分解，获取信号分量；步骤4，分别计算步骤3中各信号分量的能量及各信号分量与分解前低频信号的相关性系数，提取出信号能量与相关性系数最高的信号分量作为压力脉动信号的主要分量；步骤5，通过连续小波变换对步骤4中得到的压力脉动主要分量进行时频分析，提取出压力脉动同步、同频增强的信号分量；步骤6，根据相关性系数判断步骤5提取出的信号分量的波形相位是否相同，根据判断结果确定该信号分量是否为尾水管压力脉动中的同步压力脉动。 2.根据权利要求1所述的贯流式水轮机尾水管同步压力脉动的识别方法，其特征在于：所述步骤2的具体过程为：通过压力脉动传感器采集同一横断面上的三处尾水管压力脉动信号，经数据采集系统将压力脉动信号发送到控制台，得到同一横断面上三组尾水管压力脉动时序信号X 1 (t)、X 2 (t)、X 3 (t)。 3.根据权利要求2所述的贯流式水轮机尾水管同步压力脉动的识别方法，其特征在于：所述步骤3的具体过程为：将步骤2得到的三组压力脉动时序信号X 1 (t)、X 2 (t)、X 3 (t)输入低通滤波器得到低频信号 x 1 (t)、 x 2 (t)、 x 3 (t)，经傅里叶变换得到信号频域分布后分别进行变分模态分解，得到三组信号分量IMF 1a (t)、IMF 1b (t)…IMF 1k (t)，IMF 2a (t)、IMF 2b (t)…IMF 2k (t)，IMF 3a (t)、IMF 3b (t)…IMF 3k (t)。 4.根据权利要求3所述的贯流式水轮机尾水管同步压力脉动的识别方法，其特征在于：所述步骤4的具体过程为：步骤4.1，分别将三组信号分量IMF 1a (t)、IMF 1b (t)…IMF 1k (t)，IMF 2a (t)、IMF 2b (t)…IMF 2k (t)，IMF 3a (t)、IMF 3b (t)…IMF 3k (t)代入公式（1）中的 计算，得到三组信号分量IMF 1a (t)、IMF 1b (t)…IMF 1k (t)，IMF 2a (t)、IMF 2b (t)…IMF 2k (t)，IMF 3a (t)、IMF 3b (t)…IMF 3k (t)的能量E 1a 、E 1b ...E 1k ，E 2a 、E 2b …E 2k ，E 3a 、E 3b …E 3k ，信号能量的计算公式为： （1）；式中，E为计算得到的信号能量；步骤4.2，将三组信号分量IMF 1a (t)、IMF 1b (t)…IMF 1k (t)，IMF 2a (t)、IMF 2b (t)…IMF 2k (t)，IMF 3a (t)、IMF 3b (t)…IMF 3k (t)与步骤3得到的压力脉动低频信号 x 1 (t)、 x 2 (t)、 x 3 (t)分别代入公式（2）中的 和 进行计算，得到三组信号分量IMF 1a (t)、IMF 1b (t)…IMF 1k (t)，IMF 2a (t)、IMF 2b (t)…IMF 2k (t)，IMF 3a (t)、IMF 3b (t)…IMF 3k (t)与低频信号 x 1 (t)、 x 2 (t)、 x 3 (t)的相关性系数 ρ 1a 、 ρ 1b … ρ 1k ， ρ 2a 、 ρ 2b … ρ 2k ， ρ 3a 、 ρ 3b … ρ 3k ： （2）；式中， 为计算得到的相关性系数， 和 分别表示信号分量IMF 1a (t)、IMF 1b (t)…IMF 1k (t)，IMF 2a (t)、IMF 2b (t)…IMF 2k (t)，IMF 3a (t)、IMF 3b (t)…IMF 3k (t)与低频信号 x 1 (t)、 x 2 (t)、 x 3 (t)的平均值；步骤4.3，分别对步骤4.1中得到的3组信号分量的能量E 1a 、E 1b ...E 1k ，E 2a 、E 2b …E 2k ，E 3a 、E 3b …E 3k 和步骤4.2中得到的3组信号分量与低频信号的相关性系数 ρ 1a 、 ρ 1b … ρ 1k ， ρ 2a 、 ρ 2b … ρ 2k ， ρ 3a 、 ρ 3b … ρ 3k 由高到低进行排序，提取出信号能量与相关性系数最高的3组信号分量imf 1a (t)、imf 1b (t)、imf 1c (t)，imf 2a (t)、imf 2b (t)、imf 2c (t)，imf 3a (t)、imf 3b (t)、imf 3c (t)作为三组压力脉动信号的主要分量。 5.根据权利要求4所述的贯流式水轮机尾水管同步压力脉动的识别方法，其特征在于：所述步骤5的具体过程为：步骤5.1，选取Morlet复小波函数作为连续小波变换的基函数；步骤5.2，将步骤4中得到的三组压力脉动主要分量imf 1a (t)、imf 1b (t)、imf 1c (t)，imf 2a (t)、imf 2b (t)、imf 2c (t)，imf 3a (t)、imf 3b (t)、imf 3c (t)分别代入公式（3）中的 作连续小波变换，得到三组压力脉动主要分量imf 1a (t)、imf 1b (t)、imf 1c (t)，imf 2a (t)、imf 2b (t)、imf 2c (t)，imf 3a (t)、imf 3b (t)、imf 3c (t)的连续小波变换函数CWT 1a 、CWT 1b 、CWT 1c ，CWT 2a 、CWT 2b 、CWT 2c ，CWT 3a 、CWT 3b 、CWT 3c ，并根据连续小波变换函数绘制时频分布云图，从中提取出压力脉动同步、同频增强的信号分量IMF 1 (t)、IMF 2 (t)、IMF 3 (t)： （3）；式中，CWT为计算得到的连续小波变换函数， a 和 b 分别为伸缩因子和平移因子， 为小波基函数。 6.根据权利要求5所述的贯流式水轮机尾水管同步压力脉动的识别方法，其特征在于：所述步骤6的具体过程为：分别将步骤5得到的信号分量IMF 1 (t)、IMF 2 (t)，IMF 1 (t)、IMF 3 (t)和IMF 2 (t)、IMF 3 (t)代入公式（4）中的 和 ，计算压力脉动同步、同频增强的信号分量IMF 1 (t)、IMF 2 (t)、IMF 3 (t)两两之间的相关性系数 ρ 12 、 ρ 13 、 ρ 23 ，相关性系数的计算公式为： （4）；式中， 为计算得到的相关性系数， 和 分别为两组信号的平均值，若信号分量IMF 1 (t)、IMF 2 (t)、IMF 3 (t)间的相关性系数 ρ 12 、 ρ 13 、 ρ 23 均达到0.99以上，且信号波形相位保持高度一致，则认为信号分量IMF 1 (t)、IMF 2 (t)、IMF 3 (t)的相位相同，该信号分量即为尾水管压力脉动中的同步压力脉动。