基于样本熵的高水头混流式水轮机稳定性分析

朱国俊 陈旻甲 冯建军 刘可然 罗兴锜

(1.西安理工大学水利水电学院， 西安 710048； 2.浙江富安水力机械研究所， 杭州 311121)

0 引言

效率、空化数和稳定性是评价水轮机水力性能的三大指标[1]。其中，稳定性是水轮机乃至电站能否正常运行的主要判据。水轮机的振动或流道内的压力脉动信号是机组稳定性的外在表征[2-3]，研究水轮机各测点压力脉动特征可为水轮机失稳水力根源研究提供可靠依据。

目前，关于水轮机内部压力脉动特性的研究较多。如文献[4]总结了国内外在混流式水轮机尾水管涡带振动机理方面的研究成果；文献[5]将空腔危害水力机械稳定性的理论应用于水轮机间隙空化研究，论证了间隙空化和高倍频压力脉动的关系；文献[6]以国内某水电厂200 MW混流式水轮机为研究对象，采用真机试验的方法研究了尾水管压力脉动特性；文献[7]基于数值模拟方法分析了导叶开度变化对尾水管涡带形状及压力脉动特征的影响；文献[8]提出在尾水管直锥段设置鳍片抑制混流式水轮机部分负荷工况下压力脉动的方法。还有很多学者对水轮机内部压力脉动特性进行了相关研究[9-14]。然而，大部分研究是从内部流场机理方面解释压力脉动的成因，或从压力脉动信号本身的特征出发建立特征库，以便用于故障诊断，而关于建立一种辅助判定水轮机稳定性的技术方法的研究很少。在建立水轮机转轮水力模型的过程中经常需要对比同一部位测点的压力脉动特性，但仅以压力脉动信号幅值作为依据进行比较时会出现幅值相等或者极其接近的情况，这就需要另外一种辅助判定准则，对水轮机的稳定性进行判断。……