一种涡轮增压器离心压气机喘振识别方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107202028A(43)申请公布日2017.09.26(21)申请号201710405073.2(22)申请日2017.05.31(71)申请人北京理工大学地址100081北京市海淀区中关村南大街5号(72)发明人张志强严潇闫学明马朝臣(74)专利代理机构北京理工正阳知识产权代理事务所(普通合伙)11639代理人唐华(51)Int.Cl.F04D27/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图4页(54)发明名称一种涡轮增压器离心压气机喘振识别方法(57)摘要本发明公开的一种涡轮增压器离心压气机喘振识别方法，涉及基于统计时间窗内压力波动数量来识别增压器离心压气机喘振的方法，属于流体机械设备状态监测和诊断技术领域。本发明包括如下步骤：步骤1：喘振信号采集；步骤2：设计匹配滤波器滤除叠加到喘振信号上的噪声，确定移动时间窗长度ΔT；步骤3：对经过匹配滤波器滤波后的信号，统计移动时间窗长度ΔT内信号波动数量；步骤4：根据统计出的移动时间窗长度ΔT内信号波动数量Δx，确定判定阈值ΔX0；步骤5：实时判别喘振。本发明提供一种用于增压器压气机性能测试试验中喘振自动识别方法，能够避免由人工判断而导致喘振边界测量不一致的问题，具有计算量小、准确度高、易于实现的优点。CN107202028ACN107202028A权利要求书1/2页1.一种涡轮增压器离心压气机喘振识别方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤1：喘振信号采集；在压气机进出口或进出口管道上安装用于动态温度或动态压力测量传感器，采集安装到涡轮增压器压气机进出口或进出口管道上的动态压力或动态温度信号；步骤2：设计匹配滤波器滤除叠加到喘振信号上的噪声，确定移动时间窗长度ΔT；根据采集到的涡轮增压器压气机喘振信号波形得到滤波器系数矢量，即完成滤除叠加到喘振信号上的噪声的匹配滤波器设计；根据滤波器系数矢量维数和设定的采样频率确定移动时间窗长度ΔT；步骤3：对经过步骤2中匹配滤波器滤波后的信号，统计移动时间窗长度ΔT内信号波动数量；对经过步骤2中匹配滤波器滤波后的信号依次进行一次差分、Sign函数处理、再次差分运算，对再次差分运算后的移动时间窗长度ΔT内的所有数据点进行统计处理，统计出移动时间窗长度ΔT内信号波动数量Δx；步骤4：根据步骤3统计出的移动时间窗长度ΔT内信号波动数量Δx，确定判定阈值ΔX0；步骤5：实时判别喘振；实时采集步骤1安装的动态温度或动态压力测量传感器信号，利用步骤2设计匹配滤波器滤除叠加到喘振信号上的噪声，并按照步骤3统计移动时间窗长度ΔT内信号波动数量，并将步骤3统计移动时间窗长度ΔT内信号波动数量Δx与步骤4确定的判定阈值ΔX0实时比较，当移动时间窗长度ΔT内信号波动数量Δx小于判定阈值ΔX0时，判断发生喘振，即实现实时判别喘振。2.如权利要求1所述的一种涡轮增压器离心压气机喘振识别方法，其特征在于：还步骤6：所述的一种涡轮增压器离心压气机喘振识别方法，在涡轮增压器压气机性能测试领域和涡轮增压器压气机喘振在线识别领域具有实用价值与应用前景；例如：应用于涡轮增压发动机中涡轮增压器压气机喘振的在线监测，在压气机发生喘振时及时采取措施，以保证增压发动机的运行的可靠性。3.如权利要求1或2所述的一种涡轮增压器离心压气机喘振识别方法，其特征在于：所述步骤2具体实现步骤如下，步骤2.1：设计匹配滤波器滤除叠加到喘振信号上的噪声；根据步骤1测得的压气机喘振信号，截取一个完整的喘振波形数据，定义一个完整的喘振波形数据由m个采样点组成，则构成一个m维的信号矢量其中：s(0),s(1),…,s(m-1)分别为一个完整喘振信号波形所包含的m个采样点的值；选取匹配滤波器系数矢量系数k为比例系数，比例系数k根据实测喘振信号的大小自由选取，即完成设计匹配滤波器，并利用匹配滤波器滤除叠加到喘振信号上的噪声；步骤2.2：根据滤波器系数矢量维数和设定的采样频率确定移动时间窗长度ΔT，即根据如下公式确定移动时间窗长度ΔT：2CN107202028A权利要求书2/2页其中，f为信号采样频率，m为一个完整的喘振波形数据所包含的采样点个数。4.如权利要求1或2所述的一种涡轮增压器离心压气机喘振识别方法，其特征在于：所述步骤3中差分运算、再次差分运算的差分运算方法定义如下，定义离散信号x在k时刻的值为x(k)，k+1时刻的值为x(k+1)，其一阶差分信号y的计算方法为：y(k)＝x(k+1)-x(k)。5.如权利要求1或2所述的一种涡轮增压器离心压气机喘振识别方法，其特征在于：所述的步骤4确定判定阈值ΔX0选如下方法实现，喘振发生时刻前,取m-1个时间窗长度内波动值的平均值在喘振点后，取m-1个时间窗长度内的波动数量平均值设定