利用连续小波变换提取大型水轮机轴系一阶固有频率

大型水轮机轴系转动时一阶固有频率提取是一个关键的技术问题，尤其对于大型水轮发电机组的结构优化设计。水轮发电机组转轴系统的动态特性，包括固有频率，是确保设备运行稳定性和安全性的基础参数。由于实际动力学模型可能存在简化和近似，现场实测数据对于验证理论计算结果至关重要。 传统的方法如动力学分析虽然常用，但由于大型水轮发电机组转轴系通常为刚性转子，且工作转速较高（1.136Hz），采用升降速测量固有频率变得困难，因为敲击产生的信号响应非常微弱。这就使得直接测量变得复杂，非传统信号处理技术的应用显得尤为重要。 其中，小波变换作为一种现代信号处理技术，特别是在连续小波变换领域，因其特有的时频分析能力，成为解决这个问题的有效工具。小波变换，特别是谐波小波、Laplace小波和Hermitian小波等，因其具有明确的解析表达式和高效的算法，如Newland快速算法，能够在保持高精度的同时，快速捕捉到信号中的关键信息。 6.1 谐波小波变换在这一过程中扮演了核心角色。它是一种复小波，具有频域紧支和明确的函数形式，使得频谱表现为“盒形”，这意味着它能精确地在时域和频域上解析信号。通过快速傅里叶变换（FFT）和逆变换（IFFT），可以实现对信号的高效分解，有助于识别和提取轴系转动时的一阶固有频率。 具体应用中，谐波小波不仅可以用于小波分形技术来分析信号的复杂性，还可以通过轴心轨迹阵列的实现来描述信号的不规则度。通过对信号进行不同尺度和位置的分析，可以捕捉到固有频率的精细变化，从而更准确地估计出实际工况下的固有频率范围。 此外，Laplace小波和Hermitian小波也各有其独特的优势，可能在特定情况下提供额外的信号处理和频率分析优势。这些小波变换技术的应用，为大型水轮发电机组轴系固有频率的精确提取提供了强大的工具，对于提升电力系统的稳定性、降低振动风险以及优化设备设计具有重要意义。 总结来说，利用小波变换技术，尤其是谐波小波，能够在大型水轮发电机组的现场测试中有效地提取轴系的一阶固有频率，弥补了传统方法的局限，对提高电力系统的运行效率和安全性具有显著价值。