CN117028300B - 基于时频信号分析的轴流压气机叶顶喷气防喘控制方法 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
技术领域
本公开涉及燃气轮机控制技术领域，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。
背景技术
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。
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。
发明内容
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。
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。
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，将目标调控增量确定为叶顶喷气增量。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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：
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；
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；
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
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。
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。
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。
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。
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
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：
图1示意性示出了根据本公开实施例的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、介质和程序产品的应用场景图；
图2示意性示出了根据本公开实施例的基于时频信号分析的轴流压气机叶顶喷气防喘控制方法的流程图；
图3示意性示出了根据本公开实施例的喷气增量调控的流程图；
图4示意性示出了根据本公开另一实施例的确定是否进行喷气调控的方法流程图；
图5示意性示出了根据本公开实施例的喷气量调控的方法流程图；
图6示意性示出了根据本公开实施例的基于时频信号分析的轴流压气机叶顶喷气防喘控制装置的结构框图；以及
图7示意性示出了根据本公开实施例的适于实现基于时频信号分析的轴流压气机叶顶喷气防喘控制的电子设备的方框图。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
在此使用的所有术语（包括技术和科学术语）具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释（例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等）。
在本公开的技术方案中，所涉及的用户信息（包括但不限于用户个人信息、用户图像信息、用户设备信息，例如位置信息等）和数据（包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等），均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据，并且相关数据的收集、存储、使用、加工、传输、提供、公开和应用等处理，均遵守相关国家和地区的相关法律法规和标准，采取了必要保密措施，不违背公序良俗，并提供有相应的操作入口，供用户选择授权或者拒绝。
在本公开实施例的技术方案中，在获取或采集用户个人信息之前，均获取了用户的授权或同意。
在实施本公开的过程中发现，现有防止轴流压气机发生失速喘振的控制方法，均存在一些弊端。例如，采用设于压气机中间两级的放气管路，通过防喘放气阀控制进行压气机放气，实现压气机防喘，但是该方法一定要保障防喘阀门的开度畅通，以牺牲运行效率来保障运行安全。采用前后级静子自适应吹吸气以对压气机端区进行喷气，以拓宽轴流压气机有效工作工况范围，但是该喷气手段并不针对压气机动叶顶部和防止失速喘振。采用压气机周向槽自循环喷气组合式扩稳装置，在动叶顶端机匣壁面上通过自循环机构引气对叶顶进行喷气，改善失速裕度，起到防止失速喘振效果，但是该方法主要侧重于通过叶顶喷气结构的设计，实现自动循环喷气，不存在主动控制，在压气机远离失速运行时，该结构也将持续喷气，不能通过控制进行喷气停止，因此仍会造成气体工质浪费和效率下降。
本公开的实施例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。
图1示意性示出了根据本公开实施例的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、介质和程序产品的应用场景图。
如图1所示，根据该实施例的应用场景100可以包括第一终端设备101、第二终端设备102、第三终端设备103、网络104以及服务器105。网络104用以在第一终端设备101、第二终端设备102、第三终端设备103和服务器105之间提供通信链路的介质。网络104可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。
用户可以使用第一终端设备101、第二终端设备102、第三终端设备103中的至少一个通过网络104与服务器105交互，以接收或发送消息等。第一终端设备101、第二终端设备102、第三终端设备103上可以安装有对轴流压气机进行控制的各种客户端应用。
第一终端设备101、第二终端设备102、第三终端设备103可以是具有显示屏并且支持网页浏览的各种电子设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、膝上型便携计算机和台式计算机等等。
服务器105可以是提供各种服务的服务器，例如对用户利用第一终端设备101、第二终端设备102、第三终端设备103所浏览的网站提供支持的后台管理服务器（仅为示例）。后台管理服务器可以对接收到的用户请求等数据进行分析等处理，并将处理结果（例如根据用户请求获取或生成的网页、信息、或数据等）反馈给终端设备。
需要说明的是，本公开实施例所提供的基于时频信号分析的轴流压气机叶顶喷气防喘控制方法一般可以由服务器105执行。相应地，本公开实施例所提供的基于时频信号分析的轴流压气机叶顶喷气防喘控制装置一般可以设置于服务器105中。本公开实施例所提供的基于时频信号分析的轴流压气机叶顶喷气防喘控制方法也可以由不同于服务器105且能够与第一终端设备101、第二终端设备102、第三终端设备103和/或服务器105通信的服务器或服务器集群执行。相应地，本公开实施例所提供的基于时频信号分析的轴流压气机叶顶喷气防喘控制装置也可以设置于不同于服务器105且能够与第一终端设备101、第二终端设备102、第三终端设备103和/或服务器105通信的服务器或服务器集群中。
应该理解，图1中的终端设备、网络和服务器的数目仅仅是示意性的。根据实现需要，可以具有任意数目的终端设备、网络和服务器。
以下将基于图1描述的场景，通过图2~图5对公开实施例的基于时频信号分析的轴流压气机叶顶喷气防喘控制方法进行详细描述。
图2示意性示出了根据本公开实施例的基于时频信号分析的轴流压气机叶顶喷气防喘控制方法的流程图。
如图2所示，该实施例的基于时频信号分析的轴流压气机叶顶喷气防喘控制方法200包括操作S210~操作S240。
在操作S210，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。
根据本公开的实施例，可以在轴流压气机的叶顶部所处的轴流压气机机匣范围利用高频压力传感器采集预设时间段的轴流压气机的叶顶部的压气机壁面的压力数据，得到压力信号。与压力信号相关联的指标值可以是能够用于表征压力信号特征的数值。可以设置与指标值对应的目标值。可以根据与压力信号相关联的指标值和与指标值对应的目标值确定叶顶喷气增量。
在操作S220，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。
根据本公开的实施例，预设叶顶喷气量可以由叶顶喷气增量和第一叶顶喷气量求和得到。当前时刻的第一叶顶喷气量可以是根据当前时刻的上一时刻的叶顶喷气增量和上一时刻的叶顶喷气量求和得到的。需要说明的是，起始时刻的叶顶喷气量可以是起始时刻开始调控确定的叶顶喷气增量。
在操作S230，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。
根据本公开实施例，极限调控范围是根据轴流压气机的性能确定的，可以确定一个上限值和一个下限值，当预设叶顶喷气量大于上限值时，将上限值确定为第二叶顶喷气量；当预设叶顶喷气量小于下限值时，将下限值确定为第二叶顶喷气量；当预设叶顶喷气量在上限值与下限值之间时，将预设叶顶喷气量确定为第二叶顶喷气量。
在操作S240，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。
根据本公开实施例，将第二叶顶喷气量转化为电信号后，发送至叶顶部的喷气阀门，以对叶顶部的喷气阀门进行控制。
根据本公开实施例，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。
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，将目标调控增量确定为叶顶喷气增量。
根据本公开的实施例，可以根据实时采集的压力信号得到互相关系数值和小波分析系数值。
根据本公开的实施例，可以使用互相关系数值和互相关系数调控目标值作差，得到互相关系数差值，使用互相关系数差值乘第一预设比例值得到第一调控量。
根据本公开的实施例，预设积分系数可以包括第一预设积分系数和第二预设积分系数。预设积分系数可以是利用0~1范围的积分基数进行幂运算得到的，幂运算中的幂指数可以取累计调控次数。可以使用第三叶顶喷气量乘第一预设积分系数得到第二调控量。可以使用第三叶顶喷气量乘第二预设积分系数得到第四调控量。
根据本公开的实施例，可以使用小波分析系数值和小波分析系数调控目标值作差，得到小波分析系数差值，使用小波分析系数差值乘第二预设比例值得到第三调控量。
根据本公开的实施例，可以使用第一调控量和第二调控量作差得到第一调控增量。可以使用第三调控量和第四调控量作差得到第二调控增量。目标调控增量可以是第一调控增量和第二调控增量中较大的一个。
根据本公开的实施例，极限调控范围是根据轴流压气机的性能确定的，可以确定一个上限值和一个下限值，当目标调控增量大于上限值时，将上限值确定为叶顶喷气增量；当目标调控增量小于下限值时，将下限值确定为叶顶喷气增量；当目标调控增量在上限值与下限值之间时，将目标调控增量确定为叶顶喷气增量。
图3示意性示出了根据本公开实施例的叶顶喷气增量调控的流程图。
如图3所示，叶顶喷气增量调控包括操作S301~操作S313。
在操作S301，获取轴流压气机的修正转速。
在操作S302，确定互相关系/小波分析系数调控目标值。
在操作S303，获取轴流压气机的互相关系/小波分析系数值。
在操作S304，做减法。
在操作S305，设置互相关系/小波分析比例系数。
在操作S306，做乘法。
在操作S307，确定上一时刻叶顶喷气增量。
在操作S308，确定互相关系/小波分析积分系数。
在操作S309，做乘法。
在操作S310，做减法。
在操作S311，做减法。
在操作S312，判断目标调控增量是否在极限调控范围内。
在操作S313，确定叶顶喷气增量。
根据本公开的实施例，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，使用互相关系数值和小波分析系数值分别减去对应目标值，将两个系数的差分别与第一预设比例值和第二预设比例值相乘，分别得到第一调控量和第三调控量。根据累计调控次数确定幂指数，根据幂指数利用0~1范围的积分基数进行幂运算得到预设积分系数，并将第三叶顶喷气量和第一预设积分系数相乘得到第二调控量，将第三叶顶喷气量和第二预设积分系数相乘得到第四调控量。使用第一调控量与第二调控量作差，得到第一调控增量，使用第三调控量与第四调控量作差，得到第二调控增量，在二者中选择较大的一个作为目标调控增量，判断目标调控增量是否在极限调控范围内，当目标调控增量大于上限值时，将上限值确定为叶顶喷气增量；当目标调控增量小于下限值时，将下限值确定为叶顶喷气增量；当目标调控增量在上限值与下限值之间时，将目标调控增量确定为叶顶喷气增量。
根据本公开的实施例，通过互相关系数值和小波分析系数值，确定叶顶喷气增量。由于在确定叶顶喷气增量的过程中，使用的互相关系数值和小波分析系数值是根据实时采集的压力信号得到的，因此在每次调控时都考虑到了当前轴流压气机的实时状态，提高了对于失速的提前预报的精度，能够实时的在压气机即将发生喘振的情况下，对压气机实现准确和安全调控。
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。
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。
图4示意性示出了根据本公开另一实施例的确定是否进行喷气调控的方法流程图。
如图4所示，确定是否进行喷气调控的方法包括操作S401~操作S406。
在操作S401，处理压力信号。
在操作S402，确定互相关系数值。
在操作S403， 判断是否超过第一阈值。如果超过第一阈值，执行操作S406。
在操作S404，确定小波分析数值。
在操作S405，判断是否超过第二阈值，如果超过第二阈值，执行操作S406。
在操作S406，确定对压气机的叶顶部的喷气进行调控。
根据本公开的实施例，对压力信号进行处理，得到互相关系数值和小波分析系数值，判断互相关系数值和小波分析系数值是否分别大于对应的预警值。互相关系数值大于互相关系数预警值，确定对压气机的叶顶部的喷气进行调控，其中，互相关系数预警值也即第一阈值；小波分析系数值大于小波分析系数预警值，确定对压气机的叶顶部的喷气进行调控，其中，小波分析系数预警值也即第二阈值。
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。
根据本公开的实施例，从压力信号中，筛选任意时刻任意一个压力传感器采集的目标压力信号，以便从目标压力信号中确定与当前时刻距离预设间隔之前的压力信号，根据与当前时刻距离预设间隔之前的压力信号确定小波分量，根据小波分量得到高频细节系数，将高频细节系数取平均后，得到互相关系数值。
根据本公开的实施例，在轴流压气机的叶顶部所处的轴流压气机机匣范围设置压力采集孔，并利用高频压力传感器采集压力数据后，选取一个高频压力传感器采集的压力数据进行小波分析，将当前高频压力传感器当前时刻之前1秒以上的所有压力数据，利用小波基函数进行小波变化，得到小波分量，并将小波分量重构得到高频细节系数，对高频细节系数取平均，得到小波分析系数值。
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。
根据本公开的实施例，第一阈值可以是互相关系数预警值，第二阈值可以是小波分析系数预警值。互相关系数值大于互相关系数预警值，确定对压气机的叶顶部的喷气进行调控；小波分析系数值大于小波分析系数预警值，确定对压气机的叶顶部的喷气进行调控。
根据本公开的实施例，通过设置第一阈值和第二阈值，在互相关系数值和/或小波分析系数值超过对应阈值的情况下，对压气机的叶顶部的喷气进行调控。在压气机的工作参数出现异常的情况下，及时对压气机的叶顶部的喷气进行调控，在压气机在进入失速喘振状态前，能够及时调整以确保安全。
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。
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。
根据本公开的实施例，在轴流压气机的叶顶部所处的轴流压气机机匣范围设置压力采集孔，并利用高频压力传感器采集压力数据后，选取相隔180°的2个压力采集孔的数据，利用当前时刻之前1秒以上的所有压力数据，进行互相关系计算，利用高频压力传感器采集设置的偶数个压力采集孔的压力数据，可以在每一时刻计算得到压力采集孔个数/2个互相关系数值，对压力采集孔个数/2个互相关系数值取平均，得到互相关系数值。
图5示意性示出了根据本公开实施例的喷气量调控的方法流程图。
如图5所示，喷气量调控的方法包括操作S501~操作S511。
在操作S501，基于互相关系数值确定第一调控增量。
在操作S502，基于小波分析系数值确定第二调控增量。
在操作S503，取最大值作为目标调控增量。
在操作S504，判断是否进行喷气调控。如果是，执行操作S505；否则，执行操作S506。
在操作S505，确定叶顶喷气增量为目标调控增量。
在操作S506，确定叶顶喷气增量为0。
在操作S507，确定叶顶喷气增量。
在操作S508，确定当前时刻的叶顶喷气量。
在操作S509，做加法。
在操作S510，判断叶顶喷气量是否在极限调控范围内。
在操作S511，确定第二叶顶喷气量。
根据本公开的实施例，基于互相关系数值和小波分析系数值分别确定第一调控增量和第二调控增量，取二者中的最大值作为目标调控增量。当需要进行喷气调控时，将叶顶喷气增量确定为目标调控增量；当不需要进行喷气调控时，将叶顶喷气增量确定为0。确定当前时刻的第一叶顶喷气量和叶顶喷气增量后，将叶顶喷气增量和第一叶顶喷气量相加得到预设叶顶喷气量。根据极限调控范围的上限值和下限值，当预设叶顶喷气量大于上限值时，将上限值确定为第二叶顶喷气量；当预设叶顶喷气量小于下限值时，将下限值确定为第二叶顶喷气量；当预设叶顶喷气量在上限值与下限值之间时，将预设叶顶喷气量确定为第二叶顶喷气量。
基于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，本公开还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。以下将结合图6对该装置进行详细描述。
图6示意性示出了根据本公开实施例的基于时频信号分析的轴流压气机叶顶喷气防喘控制装置的结构框图。
如图6所示，该实施例的基于时频信号分析的轴流压气机叶顶喷气防喘控制装置600包括第一确定模块610、第二确定模块620、第三确定模块630和转化模块640。
第一确定模块610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。在一实施例中，第一确定模块610可以用于执行前文描述的操作S210，在此不再赘述。
第二确定模块620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。在一实施例中，第二确定模块620可以用于执行前文描述的操作S220，在此不再赘述。
第三确定模块630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。在一实施例中，第三确定模块630可以用于执行前文描述的操作S230，在此不再赘述。
转化模块640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。在一实施例中，转化模块640可以用于执行前文描述的操作S240，在此不再赘述。
根据本公开的实施例，第一确定模块610包括第一确定单元、第二确定单元、第三确定单元、第四确定单元、第五确定单元、第六确定单元、第七确定单元和第八确定单元。
第一确定单元用于根据互相关系数值、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。
第二确定单元用于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。
第三确定单元用于基于第一调控量和第二调控量，确定第一调控增量。
第四确定单元用于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。
第五确定单元用于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。
第六确定单元用于基于第三调控量和第四调控量，确定第二调控增量。
第七确定单元用于根据第一调控增量和第二调控增量，确定目标调控增量。
第八确定单元用于在确定目标调控增量满足极限调控范围的情况下，将目标调控增量确定为叶顶喷气增量。
根据本公开的实施例，第一确定模块610还包括第九确定单元。
第九确定单元用于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。
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装置600还包括信号采集模块、信号处理模块和调控确定模块。
信号采集模块用于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。
信号处理模块用于对压力信号进行处理，得到与压力信号相关联的指标值。
调控确定模块用于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。
根据本公开的实施例，信号处理模块包括互相关系数值确定单元和小波分析系数值确定单元。
互相关系数值确定单元用于利用压力信号，进行互相关系计算，得到互相关系数值。
小波分析系数值确定单元用于利用压力信号，进行小波分析，得到小波分析系数值。
根据本公开的实施例，调控确定模块包括第一调控单元和第二调控单元。
第一调控单元用于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。
第二调控单元用于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。
根据本公开的实施例，互相关系数值确定单元包括初始数值计算子单元和数值计算子单元。
初始数值计算子单元用于从压力信号中，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。
数值计算子单元用于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。
根据本公开的实施例，第一确定模块610、第二确定模块620、第三确定模块630和转化模块640中的任意多个模块可以合并在一个模块中实现，或者其中的任意一个模块可以被拆分成多个模块。或者，这些模块中的一个或多个模块的至少部分功能可以与其他模块的至少部分功能相结合，并在一个模块中实现。根据本公开的实施例，第一确定模块610、第二确定模块620、第三确定模块630和转化模块640中的至少一个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列（FPGA）、可编程逻辑阵列（PLA）、片上系统、基板上的系统、封装上的系统、专用集成电路（ASIC），或可以通过对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式等硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式中任意一种或以其中任意几种的适当组合来实现。或者，第一确定模块610、第二确定模块620、第三确定模块630和转化模块640中的至少一个可以至少被部分地实现为计算机程序模块，当该计算机程序模块被运行时，可以执行相应的功能。
图7示意性示出了根据本公开实施例的适于实现基于时频信号分析的轴流压气机叶顶喷气防喘控制方法的电子设备的方框图。
如图7所示，根据本公开实施例的电子设备700包括处理器701，其可以根据存储在只读存储器（ROM）702中的程序或者从存储部分708加载到随机访问存储器（RAM）703中的程序而执行各种适当的动作和处理。处理器701例如可以包括通用微处理器（例如CPU）、指令集处理器和/或相关芯片组和/或专用微处理器（例如，专用集成电路（ASIC））等等。处理器701还可以包括用于缓存用途的板载存储器。处理器701可以包括用于执行根据本公开实施例的方法流程的不同动作的单一处理单元或者是多个处理单元。
在RAM 703中，存储有电子设备700操作所需的各种程序和数据。处理器 701、ROM702以及RAM 703通过总线704彼此相连。处理器701通过执行ROM 702和/或RAM 703中的程序来执行根据本公开实施例的方法流程的各种操作。需要注意，所述程序也可以存储在除ROM 702和RAM 703以外的一个或多个存储器中。处理器701也可以通过执行存储在所述一个或多个存储器中的程序来执行根据本公开实施例的方法流程的各种操作。
根据本公开的实施例，电子设备700还可以包括输入/输出（I/O）接口705，输入/输出（I/O）接口705也连接至总线704。电子设备700还可以包括连接至I/O接口705的以下部件中的一项或多项：包括键盘、鼠标等的输入部分706；包括诸如阴极射线管（CRT）、液晶显示器（LCD）等以及扬声器等的输出部分707；包括硬盘等的存储部分708；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分709。通信部分709经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器710也根据需要连接至I/O接口705。可拆卸介质711，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器710上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分708。
本公开还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的设备/装置/系统中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备/装置/系统中。上述计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被执行时，实现根据本公开实施例的方法。
根据本公开的实施例，计算机可读存储介质可以是非易失性的计算机可读存储介质，例如可以包括但不限于：便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、便携式紧凑磁盘只读存储器（CD-ROM）、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。例如，根据本公开的实施例，计算机可读存储介质可以包括上文描述的ROM 702和/或RAM 703和/或ROM 702和RAM 703以外的一个或多个存储器。
本公开的实施例还包括一种计算机程序产品，其包括计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。当计算机程序产品在计算机系统中运行时，该程序代码用于使计算机系统实现本公开实施例所提供的方法。
在该计算机程序被处理器701执行时执行本公开实施例的系统/装置中限定的上述功能。根据本公开的实施例，上文描述的系统、装置、模块、单元等可以通过计算机程序模块来实现。
在一种实施例中，该计算机程序可以依托于光存储器件、磁存储器件等有形存储介质。在另一种实施例中，该计算机程序也可以在网络介质上以信号的形式进行传输、分发，并通过通信部分709被下载和安装，和/或从可拆卸介质711被安装。该计算机程序包含的程序代码可以用任何适当的网络介质传输，包括但不限于：无线、有线等等，或者上述的任意合适的组合。
在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分709从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质711被安装。在该计算机程序被处理器701执行时，执行本公开实施例的系统中限定的上述功能。根据本公开的实施例，上文描述的系统、设备、装置、模块、单元等可以通过计算机程序模块来实现。
根据本公开的实施例，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开实施例提供的计算机程序的程序代码，具体地，可以利用高级过程和/或面向对象的编程语言、和/或汇编/机器语言来实施这些计算程序。程序设计语言包括但不限于诸如Java，C++，python，“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网（LAN）或广域网（WAN），连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合或/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。
以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。
Claims (10)
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，将所述目标调控增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的指标值，包括：
利用所述压力信号，进行互相关系计算，得到所述互相关系数值；
利用所述压力信号，进行小波分析，得到所述小波分析系数值。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述阈值包括第一阈值和第二阈值；
其中，所述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，包括：
在确定所述互相关系数值超过所述第一阈值的情况下，确定对所述压气机的所述叶顶部的喷气进行调控；和/或
在确定所述小波分析系数值超过所述第二阈值的情况下，确定对所述压气机的所述叶顶部的喷气进行调控。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述压力信号的采集频率大于4000Hz，所述压力信号是通过压力传感器采集得到的，所述压力传感器设置在压力采集孔上，所述压力采集孔的个数为偶数，所述压力采集孔在所述压气机的所述叶顶部的机匣范围的周向均匀分布。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述利用所述压力信号，进行互相关系计算，得到所述互相关系数值，包括：
从所述压力信号中，筛选任意时刻从两个周向相对的所述压力传感器采集的目标压力信号，以便利用与所述当前时刻距离预设间隔之前的所述压力信号与所述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；
在确定遍历所述预设时间段内所有时刻后，将所述初始互相关系数值取平均后，得到所述互相关系数值。
9.一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：
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，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；
第二确定模块，用于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；
第三确定模块，用于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；以及
转化模块，用于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。
10.一种电子设备，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，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，使得所述一个或多个处理器执行根据权利要求1~8中任一项所述的方法。
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