离心泵压力脉动宽带频的定量识别方法技术

本发明专利技术实施例提供一种离心泵压力脉动宽带频的定量识别方法，包括：通过记录离心泵的瞬态压力，获取压力系数的频域数据，并提取频域数据中的每一个宽带频；对于每一个宽带频，基于筛值迭代法，采用正态分布形态对宽带频的全部极大值点进行拟合，获得第一拟合函数的中心频率；根据中心频率和高峰频率计算偏差度，并根据偏差度确认每一个宽带频对应的分布形态种类；采用与分布形态种类对应的拟合方法对每一个宽带频进行拟合，获得每一个宽带频对应的目标拟合函数，并基于目标拟合函数获取宽带频的形态定量表征参数。本发明专利技术实施例通过形态定量表征参数对离心泵压力脉动宽带频进行定量的识别，进而可建立离心泵压力脉动频率特性的完整定量评价体系。

Quantitative Identification of Wide Band Frequency of Pressure Fluctuation in Centrifugal Pumps

【技术实现步骤摘要】
离心泵压力脉动宽带频的定量识别方法
本专利技术涉及水力机械领域，更具体地，涉及一种离心泵压力脉动宽带频的定量识别方法。
技术介绍
在水力机械运行过程中，由于叶轮转动、旋转部件与静止部件之间的动静干涉作用、空化流动、卡门涡街、旋转失速、流动分离以及回流等因素的影响，水力机械内部瞬态压力呈现非定常脉动特性。高幅值压力脉动会引发水力机械及其系统的振动和噪声，在压力脉动频率与结构固有频率一致时甚至会引起共振。精确定量识别压力脉动的频率成分和幅值，对于评价水力机械运行稳定性具有重要意义。现有技术中的压力脉动频域的评价体系，主要着眼于转频、叶频和尾水管涡带等单一频率成分。但大量实验结果表明，水力机械内部，尤其是离心泵，往往还存在具有较高压力幅值的连续频率带，对于宽带特性频率成分，目前还没有可靠的定量识别和评价方法。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的离心泵压力脉动宽带频的定量识别方法。根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种离心泵压力脉动宽带频的定量识别方法，该方法包括：通过记录离心泵的瞬态压力，获取压力系数的频域数据，并提取频域数据中的每一个宽带频；对于每一个宽带频，基于筛值迭代法，采用正态分布形态对宽带频的全部极大值点进行拟合，获得第一拟合函数的中心频率；根据中心频率和高峰频率计算偏差度，并根据偏差度确认每一个宽带频对应的分布形态种类；其中，分布形态种类包括对称态分布形态或偏态分布形态，高峰频率为宽带频的幅值对应的频率；采用与分布形态种类对应的拟合方法对每一个宽带频进行拟合，获得每一个宽带频对应的目标拟合函数，并基于目标拟合函数获取宽带频的形态定量表征参数；其中，所述筛值迭代法包括如下步骤：对所述极大值点进行拟合后，若可决系数R-square小于设定精度阈值，则舍去所述全部极大值点中的目标极大值点，获得剩余极大值点；所述目标极大值点为压力系数小于拟合曲线的第一设定倍数的点；对所述剩余极大值点进行拟合，直到R-square不小于所述设定精度阈值。根据本专利技术实施例的第二方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的离心泵压力脉动宽带频的定量识别方法。本专利技术实施例提供的离心泵压力脉动宽带频的定量识别方法，根据偏差度来确定宽带频对应的分布形态种类，从而能够根据分布形态种类通过合理的拟合方法对宽带频进行拟合，获得目标拟合函数，提取出宽带频的形态定量表征参数；从而能够通过形态定量表征参数对离心泵压力脉动宽带频进行定量的识别，进而可建立离心泵压力脉动频率特性的完整定量评价体系。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的离心泵压力脉动宽带频的定量识别方法的流程示意图；图2为本专利技术另一实施例提供的离心泵压力脉动宽带频的定量识别方法的流程示意图；图3为本专利技术实施例提供的无量纲化的时域图；图4为本专利技术实施例提供的加Hanning(汉宁)窗后的时域图；图5为本专利技术实施例提供的压力系数频域图；图6为本专利技术实施例提供的除去倍频的频域图；图7为本专利技术实施例提供的除去白噪声后宽带频定位示意图；图8为本专利技术实施例提供的采用正态分布函数对所有极大值点进行第一次拟合的示意图；图9为本专利技术实施例提供的采用正态分布函数对剩余极大值点进行第二次拟合的示意图；图10为本专利技术实施例提供的采用正态分布函数对高峰频率两侧所有极大值点进行过幅值点的第一次拟合的示意图；图11为本专利技术实施例提供的采用正态分布函数对高峰频率两侧剩余极大值点进行过幅值点的第二次拟合的示意图；图12为本专利技术实施例提供的采用正态分布函数对高峰频率两侧剩余极大值点进行过幅值点的第三次拟合的示意图；图13为本专利技术实施例提供的采用指数函数对高峰频率两侧所有极大值点进行过幅值点的第一次拟合的示意图；图14为本专利技术实施例提供的采用指数函数对高峰频率两侧剩余极大值点进行过幅值点的第二次拟合的示意图；图15为本专利技术实施例提供的采用指数函数对高峰频率两侧剩余极大值点进行过幅值点的第三次拟合的示意图；图16为本专利技术实施例提供的宽带频定量识别示意图；图17为本专利技术实施例提供的电子设备的实体结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供一种离心泵压力脉动宽带频的定量识别方法，参见图1，该方法包括但不限于如下步骤：步骤100、通过记录离心泵的瞬态压力，获取压力系数的频域数据，并提取频域数据中的每一个宽带频。其中，可以采用实验或数值模拟的方法记录离心泵的瞬态压力，可以根据实际需求合理选择采样频率和记录时间。例如，采样频率可以为1024Hz，记录时间可以为10s，那么，记录的数据点截取个数为2N，N为正整数；例如可以为8192。根据瞬态压力，可以获得压力系数的频域数据，具体可以为压力系数频域图。基于频域数据，可通过设定一个阈值，定位及提取频域数据中的每一个宽带频。步骤200、对于每一个宽带频，基于筛值迭代法，采用正态分布形态对宽带频的全部极大值点进行拟合，获得第一拟合函数的中心频率。具体地，在步骤100中提取了每一个宽带频后，对于每一个宽带频，均进行如下处理：获得宽带频的所有极大值点，采用正态分布形态进行拟合，正态分布形态函数可表示为：其中，fi是相对频率，A0为拟合函数幅值，a拟合函数中心频率，σ是拟合函数标准差。拟合后可以获得第一拟合函数，并可进一步获得第一拟合函数的中心频率。步骤300，根据中心频率和高峰频率计算偏差度，并根据偏差度确认每一个宽带频对应的分布形态种类；其中，分布形态种类包括对称态分布形态或偏态分布形态，高峰频率为宽带频内最高幅值对应的频率。具体地，可定义宽带频内最高幅值对应的频率为高峰频率。在步骤200中获得了第一拟合函数的中心频率后，可计算高峰频率与中心频率之间的偏差度，偏差度反映二者之间的偏差程度。并可进一步根据每个宽带频的偏差度确定每一个宽带频的分布形态种类。分布形态种类可以为对称态分布形态和偏态分布形态中的一个。步骤400、采用与分布形态种类对应的拟合方法对每一个宽带频进行拟合，获得每一个宽带频对应的目标拟合函数，并基于目标拟合函数获取宽带频的形态定量表征参数。具体地，在步骤300中获得每一个宽带频对应的分布形态种类后，可对分布形态种类为对称态分布形态的宽带频采用一类拟合方法，而对分布形态种类为偏态分布形态的宽带频采用另一类拟合方法，最终可以获得每一个宽带频对应的目标拟合函数。目标拟合函数应当是能够最大限度的包络宽带频的极大值概率的拟合函数。从而可进一步基于目标拟合函数来提取宽带本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离心泵压力脉动宽带频的定量识别方法，其特征在于，包括：通过记录离心泵的瞬态压力，获取压力系数的频域数据，并提取所述频域数据中的每一个宽带频；对于每一个所述宽带频，基于筛值迭代法，采用正态分布形态对所述宽带频的全部极大值点进行拟合，获得第一拟合函数的中心频率；根据所述中心频率和高峰频率计算偏差度，并根据所述偏差度确认每一个所述宽带频对应的分布形态种类；其中，所述分布形态种类包括对称态分布形态或偏态分布形态，所述高峰频率为所述宽带频内最高幅值对应的频率；采用与所述分布形态种类对应的拟合方法对每一个所述宽带频进行拟合，获得每一个所述宽带频对应的目标拟合函数，并基于所述目标拟合函数获取所述宽带频的形态定量表征参数；其中，所述筛值迭代法包括如下步骤：对所述极大值点进行拟合后，若可决系数R‑square小于设定精度阈值，则舍去所述全部极大值点中的目标极大值点，获得剩余极大值点；所述目标极大值点为压力系数小于拟合曲线的第一设定倍数的点；对所述剩余极大值点进行拟合，直到R‑square不小于所述设定精度阈值。

【技术特征摘要】
1.一种离心泵压力脉动宽带频的定量识别方法，其特征在于，包括：通过记录离心泵的瞬态压力，获取压力系数的频域数据，并提取所述频域数据中的每一个宽带频；对于每一个所述宽带频，基于筛值迭代法，采用正态分布形态对所述宽带频的全部极大值点进行拟合，获得第一拟合函数的中心频率；根据所述中心频率和高峰频率计算偏差度，并根据所述偏差度确认每一个所述宽带频对应的分布形态种类；其中，所述分布形态种类包括对称态分布形态或偏态分布形态，所述高峰频率为所述宽带频内最高幅值对应的频率；采用与所述分布形态种类对应的拟合方法对每一个所述宽带频进行拟合，获得每一个所述宽带频对应的目标拟合函数，并基于所述目标拟合函数获取所述宽带频的形态定量表征参数；其中，所述筛值迭代法包括如下步骤：对所述极大值点进行拟合后，若可决系数R-square小于设定精度阈值，则舍去所述全部极大值点中的目标极大值点，获得剩余极大值点；所述目标极大值点为压力系数小于拟合曲线的第一设定倍数的点；对所述剩余极大值点进行拟合，直到R-square不小于所述设定精度阈值。2.根据权利要求1所述的离心泵压力脉动宽带频的定量识别方法，其特征在于，所述通过记录离心泵的瞬态压力，获取压力系数的频域数据，包括：记录所述离心泵的瞬态压力，对所述瞬态压力进行无量纲化，获得所述压力系数；在时间域上对所述压力系数加上汉宁窗函数后进行频域变换，并对频域上的所述压力系数进行修正，对频率进行无量纲化，获得所述压力系数的频域数据。3.根据权利要求2所述的离心泵压力脉动宽带频的定量识别方法，其特征在于，获得所述压力系数的频域数据之后，还包括：去除所述频域数据中的转频及所述转频的整数倍频；获取所述频域数据中所述压力系数的平均值，并将所述平均值作为阈值，去除所述频域数据中小于所述阈值的压力系数的点，并在去除过程中通过调整所述阈值的大小，去除所述宽带频的两侧的白噪声。4.根据权利要求1所述的离心泵压力脉动宽带频的定量识别方法，其特征在于，根据所述中心频率和高峰频率计算偏差度，并根据所述偏差度确认每一个所述宽带频对应的分布形态种类，包括：计算所述中心频率与所述高峰频率之间的差值，根据所述差值及所述第一拟合函数的标准差计算所述偏差度；若所述偏差度小于偏差度阈值，则确认所述宽带频的分布形态种类为对称态分布形态；否则，所述宽带频的分布形态种类为偏态分布形态。5.根据权利要求1所述的离心泵压力脉动宽带频的定量识别方法，其特征在于，所述分布形态种类为对称态分布形态；相应地，采用与所述分布形态种类对应的拟合方法对每一个所述宽带频进行拟合...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚志峰，曾永顺，靳发业，王超越，王福军，肖若富，杨魏，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11