Page 115 - 水利学报2021年第52卷第5期

3 案例分析

3.1 数据获取 实验数据取自浙江仙居抽水蓄能电站，其安装了 4 台单机容量为 375 MW 的混流可逆
式水轮发电机组，单机容量为 375 MW，水轮机额定水头为 447 m。水泵水轮机型式为立轴、单级、
混流式，与额定转速为 375 r/min、50 Hz 发电电动机通过主轴法兰直接连接。转动方向为水轮机工况
俯视顺时针，水泵工况俯视逆时针。机组采用半伞式结构，两根轴三导支撑，推力轴承支架在发电
机下机架上。机组采用上拆方式，水泵水轮机可拆卸部件如转轮、主轴、主轴密封、水导轴承、顶
盖、导叶、导叶操作机构、接力器、止漏环均可以利用厂房内的桥式起重机通过发电电动机定子内
孔吊出和吊入。通过传感器技术，获取了机组各部件的实时信号数据，本文中运用其 1 号机组水泵水
轮机中水导轴承 X 向摆度监测数据，信号采样时间为 1 min，选取 2018 年 4 月 5 日至 10 月 5 日的历史
振动数据进行训练和测试，因机组处于频繁的抽水和发电的启停过程，可将数据进行周期化，删除
周期长度小于 50 的样本数据，则发电工况下，可得 386 组周期数据样本；抽水工况下，可得 296 组周
期数据样本，取 95%为训练样本，其余为测试样本。图 3 截取展示了 2018 年 6 月 2 日至 5 日的水导轴
承 X 向摆度数据。

120

110

振动峰峰值/μm 100

90

80
70

60
0 100 200 300 400 500 600 700 800
时间/min
图 3 水导轴承 X 向摆度监测数据
3.2 小波阈值去噪 小波阈值去噪算法中小波基、分解层数对于信号去噪效果有很大的影响。合适
的小波基会使得噪声能较好在小波系数中体现，容易被滤除，去噪效果相对较好。分解层数决定了
信号提取的纯净程度，层数太少会导致去噪效果不明显，层数太多会导致信号失真。实际应用中最
为广泛的小波基有 Symlets（Sym）和 Daubechies（Db）两种小波基。图 4 展示了抽水态下振动信号在不同
小波基和分解层数下的去噪系数大小。根据分解结果可知，Db 基波在分解层数为 5，Sym 基波在分解
层数为 6 时后系数变化小，且信号保真度高。就小波系数而言，Db9、Db10、Sym6、Sym7、Sym8 去
噪效果最好。

（a）Db 基波不同分解层数下的小波系数 （b）Sym 基波不同分解层数下的小波系数
图 4 水导轴承 X 向摆度在 Db 和 Sym 基波下不同分解层数的去噪系数对比

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