魏运水，何继全，崔 悦，李 震，刘 艺，王振鑫

（1.福建水口发电集团有限公司，福建 福州 350004；2.北京中元瑞讯科技有限公司，北京 100085）

1 前言

水轮机是水力发电机组中的将水能转换为机械能、进而转换为电能的关键设备，其工作运行的可靠性和效率决定了整个水电机组的可靠性和效率。因此深入研究空化机理，结合信号采集、信号处理和故障诊断技术，建立可信的实时在线空化状态评级系统，实现对机组空化状态的在线评价和预警，对水轮发电机组的可靠、高效运行和维修有着积极的意义。

2 空化信号的特点

2.1 初生阶段空化引起的超声段信号

研究表明，在空化发生的初始阶段，液体冲击产生的空泡绝大多数空化的体积较小，溃火时较短，辐射出的冲击脉冲信号频率高，主要是超声波信号。因此，监测空化超声波信号有利于及早发现水轮机中的空化。此时，空化辐射出的超声信号主要分布在30～120 kHz的频率范围内。

2.2 强烈空化引起的可闻段振动信号

水轮机发生严重空化空蚀时,将会导致发电机组产生剧烈高频的振动，而且会产生极其剧烈的噪声。可以通过采集转轮的高频振动信号进行分析评价。在这种情况下，通过在转轮附近的尾水门、水车室内的支持盖或者水导下轴承等位置加装加速度传感器，实时采集和分析评价水轮机空化空蚀引起的振动加速度信号。转轮空化空蚀越严重，所测得的振动加速度值越大。相较于超声段信号，空化引起的振动信号主要以可闻声段的信号为主。……