Page 98 - 2024年第55卷第9期

图 ４ ｋ ＝ ４时的 ＶＭＤ分解结果
４．３ 水泵水轮机稳态数据分析 首先，分析机组在稳定运行期间的压力脉动特性，对机组稳定运行期
间，蜗壳进口、顶盖、无叶区和尾水锥管测得的压力脉动数据进行分析。为了提高频率分辨率，将数
据长度取为 ３０ｓ。图 ５展示了采用本文提出的方法从原始压力信号中提取得到的无量纲时均压力。可
以看出，机组带满负荷稳定运行期间，两台机组的时均压力均基本趋于稳定。其中，尾水管内的时均
压力波动幅值相对较大，这反映了尾水管内的不稳定流态特征。无叶区、顶盖和蜗壳进口时均压力存
在微小波动，最大波动无量纲幅值在 ０．００２左右。

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图 ５ １及 ２机组稳态运行时 ４个测点处的时均压力
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图 ６和图 ７分别示出了 １机组和 ２机组带满负荷稳定运行期间，从蜗壳进口、顶盖、无叶区和尾
水锥管进口压力脉动数据中提取得到的脉动压力的时域和频谱图。首先，从脉动压力的时域特征可以
看出，四个测点处的脉动压力均表现出非平稳非线性特征，两台机组蜗壳进口、顶盖、无叶区处的压
力波动相对较小，尾水锥管进口测点压力波动幅值最大，表明机组即使在稳定运行期间，尾水管内的
流态相较于其他测点的流态同样更加复杂和紊乱。然后，从脉动压力的频谱图可以得出，在无叶区测
点，由于转轮叶片和固定导叶 ＲＳＩ作用的影响，叶片通过频率及其谐波在整个负载范围内非常明显。
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通过观察 １、２机组压力脉动频谱可以发现，在满负荷运行期间，两台机组无叶区内的压力脉动的频
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率由 ＢＰＦ（１０ｆ）及 ＢＰＦ的半次谐波（５ｆ）共同主导。同时，１机组无叶区的压力脉动幅值高于 ２机组无
ｎ
ｎ
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叶区的压力脉动幅值。结合图 ２给出的 １机组和 ２机组稳态运行时的导叶开度，在稳定运行期间，１
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机组导叶开度大于 ２机组导叶开度，可以推断出，随着导叶开度的增大，无叶区空间收缩，导致动静
相互作用增强，从而引发了更加剧烈的压力脉动。
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在顶盖测点，１机组压力脉动的主频为 ＢＰＦ，同时伴有多个 ＢＰＦ谐波频率。特别地，２机组顶盖
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处压力脉动主频为 ２２１．５Ｈｚ，且 ２机组顶盖处的压力脉动幅值相较于 １机组更大，初步推断可能是由
于顶盖处出现了异常振动，引发了结构与水流波动之间的相互作用，从而导致顶盖处压力脉动波动加
剧。因为该频率为 ２２１．５Ｈｚ的高频振动仅出现在顶盖处，不具有向上下游传播的特点。
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