基于时频信号分析的轴流压气机叶顶喷气防喘控制方法技术

本公开提供了一种基于时频信号分析的轴流压气机叶顶喷气防喘控制方法、装置、设备、存储介质，可以应用于燃气轮机控制技术领域。该方法包括：在确定对轴流压气机的叶顶部的喷气进行调控的情况下，基于与压力信号相关联的指标值，确定叶顶喷气增量，其中，压力信号是在预设时间段内从轴流压气机的叶顶部的压气机壁面采集得到的，预设时间段用于表征当前时刻之前的时间段；根据叶顶喷气增量和当前时刻的第一叶顶喷气量，确定预设叶顶喷气量；在确定预设叶顶喷气量满足极限调控范围的情况下，将预设叶顶喷气量确定为第二叶顶喷气量；将第二叶顶喷气量转化为电信号，以便于对叶顶部的喷气阀门进行控制。阀门进行控制。阀门进行控制。

【技术实现步骤摘要】
基于时频信号分析的轴流压气机叶顶喷气防喘控制方法


[0001]本公开涉及燃气轮机控制
，尤其基于时频信号分析的轴流压气机叶顶喷气防喘控制方法、装置、设备、介质和程序产品。

技术介绍

[0002]工业燃气轮机具有高度非线性、强耦合和运行工况复杂的特点。压气机作为燃气轮机高压气源发生装置，其工作特性的变化对整机性能有重要影响。对于采用轴流压气机结构的燃气轮机，在其运行过程中，压气机的失速喘振是需要首要避免的重大运行事故。因为压气机失速喘振会诱发燃气轮机剧烈振动，造成燃气轮整机严重运行事故。
[0003]为防止轴流压气机发生失速喘振，现有工业应用的燃气轮机多采用压气机放气的方式提升即将进入喘振边界的压气机级内流量，从而使压气机工作状态人为调控至远离喘振边界。但采用放气防喘方式会造成燃气轮机整体性能的下降，大量放气会造成工质浪费，从而降低机组的经济性。另一方面，由于压气机失速从先兆到发生喘振的时间很短，具有强瞬态特性，对于失速的提前预报精度要求非常高，从而造成了对失速预报的难度。因此无法做到在即将发生失速前进行放气，使得无法更好地提升放气防喘的经济性。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，本公开提供了一种基于时频信号分析的轴流压气机叶顶喷气防喘控制方法、装置、设备、介质和程序产品。
[0005]根据本公开的第一个方面，提供了一种基于时频信号分析的轴流压气机叶顶喷气防喘控制方法，包括：在确定对轴流压气机的叶顶部的喷气进行调控的情况下，基于与压力信号相关联的指标值，确定叶顶喷气增量，其中，压力信号是在预设时间段内从轴流压气机的叶顶部的压气机壁面采集得到的，预设时间段用于表征当前时刻之前的时间段；根据叶顶喷气增量和当前时刻的第一叶顶喷气量，确定预设叶顶喷气量；在确定预设叶顶喷气量满足极限调控范围的情况下，将预设叶顶喷气量确定为第二叶顶喷气量；将第二叶顶喷气量转化为电信号，以便于对叶顶部的喷气阀门进行控制。
[0006]根据本公开的实施例，指标值包括：互相关系数值和小波分析系数值；其中，在确定对轴流压气机的叶顶部的喷气进行调控的情况下，基于与压力信号相关联的指标值，确定叶顶喷气增量，包括：根据互相关系数值、互相关系数调控目标值以及第一预设比例值，确定第一调控量；根据当前时刻的上一时刻的第三叶顶喷气量与第一预设积分系数，确定第二调控量；基于第一调控量和第二调控量，确定第一调控增量；根据小波分析系数值、小波分析系数调控目标值以及第二预设比例值，确定第三调控量；根据当前时刻的上一时刻的第三叶顶喷气量与第二预设积分系数，确定第四调控量；基于第三调控量和第四调控量，确定第二调控增量；根据第一调控增量和第二调控增量，确定目标调控增量；在确定目标调控增量满足极限调控范围的情况下，将调控量确定为叶顶喷气增量。
[0007]根据本公开的实施例，在确定对轴流压气机的叶顶部的喷气进行调控的情况下，
基于与压力信号相关联的指标值，确定叶顶喷气增量，还包括：根据轴流压气机的修正转速，确定互相关系数调控目标值和小波分析系数调控目标值。
[0008]根据本公开的实施例，基于时频信号分析的轴流压气机叶顶喷气防喘控制方法还包括：采集预设时间段内压气机的叶顶部的压气机壁面的压力信号；对压力信号进行处理，得到与压力信号相关联的指标值；在确定指标值超过阈值的情况下，确定对压气机的叶顶部的喷气进行调控。
[0009]根据本公开的实施例，与压力信号相关联的指标值包括：互相关系数值和小波分析系数值；其中，对压力信号进行处理，得到与压力信号相关联的指标值，包括：利用压力信号，进行互相关系计算，得到互相关系数值；利用压力信号，进行小波分析，得到小波分析系数值。
[0010]根据本公开的实施例，阈值包括第一阈值和第二阈值；其中，在确定指标值超过阈值的情况下，确定对压气机的叶顶部的喷气进行调控，包括：在确定互相关系数值超过第一阈值的情况下，确定对压气机的叶顶部的喷气进行调控；和/或在确定小波分析系数值超过第二阈值的情况下，确定对压气机的叶顶部的喷气进行调控。
[0011]根据本公开的实施例，压力信号的采集频率大于4000Hz，压力信号是通过压力传感器采集得到的，压力传感器设置在压力采集孔上，压力采集孔的个数为偶数，压力采集孔在压气机的叶顶部的机匣范围的周向均匀分布。
[0012]根据本公开的实施例，利用压力信号，进行互相关系计算，得到互相关系数值，包括：从压力信号中，筛选任意时刻从两个周向相对的压力传感器采集的目标压力信号，以便利用与当前时刻距离预设间隔之前的压力信号与目标压力信号进行互相关系计算后得到初始互相关系数值；在确定遍历预设时间段内所有时刻后，将初始互相关系数值取平均后，得到互相关系数值。
[0013]本公开的第二方面提供了一种基于时频信号分析的轴流压气机叶顶喷气防喘控制装置，包括：
[0014]第一确定模块，用于在确定对轴流压气机的叶顶部的喷气进行调控的情况下，基于与压力信号相关联的指标值，确定叶顶喷气增量，其中，压力信号是在预设时间段内从轴流压气机的叶顶部的压气机壁面采集得到的，预设时间段用于表征当前时刻之前的时间段；
[0015]第二确定模块，用于根据叶顶喷气增量和当前时刻的第一叶顶喷气量，确定预设叶顶喷气量；
[0016]第三确定模块，用于在确定预设叶顶喷气量满足极限调控范围的情况下，将预设叶顶喷气量确定为第二叶顶喷气量；以及
[0017]转化模块，用于将第二叶顶喷气量转化为电信号，以便于对叶顶部的喷气阀门进行控制。
[0018]本公开的第三方面提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行上述基于时频信号分析的轴流压气机叶顶喷气防喘控制方法。
[0019]本公开的第四方面还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器执行上述基于时频信号分析的轴流压气机叶顶喷气防喘
控制方法。
[0020]本公开的第五方面还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述基于时频信号分析的轴流压气机叶顶喷气防喘控制方法。
[0021]根据本公开的实施例，在确定对轴流压气机的叶顶部的喷气进行调控的情况下，也即压气机即将发生喘振的情况下，通过当前轴流压气机的叶顶部的压气机壁面的状态和指标参数，确定叶顶喷气增量，依此确定需要控制的预设叶顶喷气量。在预设叶顶喷气量满足极限调控范围的情况下，将其作为第二叶顶喷气量，能够保证在调控安全的情况下，将第二叶顶喷气量转化为电信号，对叶顶部的喷气阀门进行控制。通过本公开提供的方法，能够实现实时的自动判断和自动控制，既能够保证压气机不进入失速喘振状态，又能保证压气机的正常运行。
附图说明
[0022]通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述内容以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0023本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于时频信号分析的轴流压气机叶顶喷气防喘控制方法，包括：在确定对轴流压气机的叶顶部的喷气进行调控的情况下，基于与压力信号相关联的指标值，确定叶顶喷气增量，其中，所述压力信号是在预设时间段内从所述轴流压气机的叶顶部的压气机壁面采集得到的，所述预设时间段用于表征当前时刻之前的时间段；根据所述叶顶喷气增量和所述当前时刻的第一叶顶喷气量，确定预设叶顶喷气量；在确定所述预设叶顶喷气量满足极限调控范围的情况下，将所述预设叶顶喷气量确定为第二叶顶喷气量；将所述第二叶顶喷气量转化为电信号，以便于对所述叶顶部的喷气阀门进行控制。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述指标值包括：互相关系数值和小波分析系数值；其中，所述在确定对轴流压气机的叶顶部的喷气进行调控的情况下，基于与压力信号相关联的指标值，确定叶顶喷气增量，包括：根据所述互相关系数值、互相关系数调控目标值以及第一预设比例值，确定第一调控量；根据所述当前时刻的上一时刻的第三叶顶喷气量与第一预设积分系数，确定第二调控量；基于所述第一调控量和所述第二调控量，确定第一调控增量；根据所述小波分析系数值、小波分析系数调控目标值以及第二预设比例值，确定第三调控量；根据所述当前时刻的上一时刻的第三叶顶喷气量与第二预设积分系数，确定第四调控量；基于所述第三调控量和所述第四调控量，确定第二调控增量；根据所述第一调控增量和所述第二调控增量，确定目标调控增量；在确定所述目标调控增量满足所述极限调控范围的情况下，将所述调控量确定为所述叶顶喷气增量。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述在确定对轴流压气机的叶顶部的喷气进行调控的情况下，基于与压力信号相关联的指标值，确定叶顶喷气增量，还包括：根据所述轴流压气机的修正转速，确定所述互相关系数调控目标值和所述小波分析系数调控目标值。4.根据权利要求1所述的方法，还包括：采集所述预设时间段内所述压气机的所述叶顶部的所述压气机壁面的所述压力信号；对所述压力信号进行处理，得到与所述压力信号相关联的指标值；在确定所述指标值超过阈值的情况下，确定对所述压气机的所述叶顶部的喷气进行调控。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述与所述压力信号相关联的指标值包括：互相关系数值和小波分析系数值；其中，所述对所述压力信号进行处理，得到与所述压力信号相关联...

【专利技术属性】
技术研发人员：王子楠，杜娟，田震，刘智睿，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：