确定引起定子低频振动的关键磁极的方法和装置与流程

1.本公开涉及水轮发电机技术领域，具体涉及一种确定引起定子低频振动的关键磁极的方法和装置。


背景技术：

2.随着当前水电开发进度的加快，巨型水轮发电机组陆续投产发电，巨型发电机组运行稳定性问题备受关注，其中之一就是定子低频振动问题。巨型水轮机通常按低转速、立式设计，因转子并非绝对的圆，转子与定子间气隙的不均匀，导致定子水平方向低频振动在水轮发电机运行中普遍存在，在斜支撑的定子机座机组中特别明显，振动幅值最高可达到250μm，远超国标小于80μm的要求。为解决已投产巨型水轮发电机组定子低频振动问题，行业内通常采用增加转子静态圆度、提高转子动态圆度等方法。关键磁极是指对降低定子低频振动幅值最有效的几个磁极。
3.相关技术中，在提高转子动态圆度的方法中基于振动波形确定关键磁极时，由于水轮发电机组定子机座振动含有高频分量，导致受力分析中低频分量趋势不明显，影响判断关键磁极的准确性。


技术实现要素：

4.本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
5.为此，本公开的目的在于提出一种确定引起定子低频振动的关键磁极的方法、装置、电子设备和存储介质，能够在确定关键磁极的过程中通过对初始振动波形数据进行傅里叶级数分解，有效降低所得目标振动波形数据中定子振动高频分量所带入的影响，从而有效提升关键磁极定位的准确性。
6.本公开第一方面实施例提出的确定引起定子低频振动的关键磁极的方法，包括：
7.获取水轮发电机定子的初始振动波形数据；
8.确定所述初始振动波形数据的初始波形特征；
9.对所述初始振动波形数据进行傅里叶级数分解，以生成多个候选振动波形数据；
10.确定每个所述候选振动波形数据对应的候选波形特征；
11.根据所述初始波形特征和所述候选波形特征，从所述多个候选振动波形数据中确定目标振动波形数据；
12.根据所述目标振动波形数据，从水轮发电机转子的多个磁极中确定关键磁极。
13.本公开第一方面实施例提出的确定引起定子低频振动的关键磁极的方法，通过获取水轮发电机定子的初始振动波形数据，确定初始振动波形数据的初始波形特征，对初始振动波形数据进行傅里叶级数分解，以生成多个候选振动波形数据，确定每个候选振动波形数据对应的候选波形特征，根据初始波形特征和候选波形特征，从多个候选振动波形数据中确定目标振动波形数据，根据目标振动波形数据，从水轮发电机转子的多个磁极中确定关键磁极，由此，能够在确定关键磁极的过程中通过对初始振动波形数据进行傅里叶级
数分解，有效降低所得目标振动波形数据中定子振动高频分量所带入的影响，从而有效提升关键磁极定位的准确性。
14.本公开第二方面实施例提出的确定引起定子低频振动的关键磁极的装置，包括：
15.获取模块，用于获取水轮发电机定子的初始振动波形数据；
16.第一确定模块，用于确定所述初始振动波形数据的初始波形特征；
17.生成模块，用于对所述初始振动波形数据进行傅里叶级数分解，以生成多个候选振动波形数据；
18.第二确定模块，用于确定每个所述候选振动波形数据对应的候选波形特征；
19.第三确定模块，用于根据所述初始波形特征和所述候选波形特征，从所述多个候选振动波形数据中确定目标振动波形数据；
20.第四确定模块，用于根据所述目标振动波形数据，从水轮发电机转子的多个磁极中确定关键磁极。
21.本公开第二方面实施例提出的确定引起定子低频振动的关键磁极的装置，通过获取水轮发电机定子的初始振动波形数据，确定初始振动波形数据的初始波形特征，对初始振动波形数据进行傅里叶级数分解，以生成多个候选振动波形数据，确定每个候选振动波形数据对应的候选波形特征，根据初始波形特征和候选波形特征，从多个候选振动波形数据中确定目标振动波形数据，根据目标振动波形数据，从水轮发电机转子的多个磁极中确定关键磁极，由此，能够在确定关键磁极的过程中通过对初始振动波形数据进行傅里叶级数分解，有效降低所得目标振动波形数据中定子振动高频分量所带入的影响，从而有效提升关键磁极定位的准确性。
22.本公开第三方面实施例提出的电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开第一方面实施例提出的确定引起定子低频振动的关键磁极的方法。
23.本公开第四方面实施例提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本公开第一方面实施例提出的确定引起定子低频振动的关键磁极的方法。
24.本公开第五方面实施例提出了一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品中的指令由处理器执行时，执行如本公开第一方面实施例提出的确定引起定子低频振动的关键磁极的方法。
25.本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。
附图说明
26.本公开上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
27.图1是本公开一实施例提出的确定引起定子低频振动的关键磁极的方法的流程示意图；
28.图2是本公开另一实施例提出的确定引起定子低频振动的关键磁极的方法的流程示意图；
29.图3是本公开另一实施例提出的确定引起定子低频振动的关键磁极的方法的流程示意图；
30.图4是本公开实施例提出的一初始振动波形时域图；
31.图5是本公开实施例提出的一定子水平振动频域图；
32.图6是本公开实施例提出的一初始振动波形与候选振动波形对比示意图；
33.图7是本公开实施例提出的一加速度数据波形示意图；
34.图8是本公开实施例提出的一调整前后定子水平振动时域对比图；
35.图9是本公开一实施例提出的确定引起定子低频振动的关键磁极的装置的结构示意图；
36.图10示出了适于用来实现本公开实施方式的示例性电子设备的框图。
具体实施方式
37.下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。相反，本公开的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
38.图1是本公开一实施例提出的确定引起定子低频振动的关键磁极的方法的流程示意图。
39.其中，需要说明的是，本实施例的确定引起定子低频振动的关键磁极的方法的执行主体为确定引起定子低频振动的关键磁极的装置，该装置可以由软件和/或硬件的方式实现，该装置可以配置在电子设备中，电子设备可以包括但不限于终端、服务器端等，如终端可为手机、掌上电脑等。
40.如图1所示，该确定引起定子低频振动的关键磁极的方法，包括：
41.s101：获取水轮发电机定子的初始振动波形数据。
42.其中，水轮发电机定子，是指水轮发电机静止不动的部分，可以由定子铁芯、定子绕组和机座三部分组成。
43.其中，初始振动波形数据，可以是指在水轮发电机工作过程中，描述水轮发电机定子在某个方向上的振动幅度的数据。
44.本公开实施例中，在获取水轮发电机定子的初始振动波形数据时，可以是采用位移传感器获取水轮发电机定子在预设方向上的振动位移数据作为初始振动波形数据，或者，还可以是采集水轮发电机定子在工作过程中的视频数据，而后基于该视频数据解析得到水轮发电机定子的初始振动波形数据，或者，还可以采取其他任意可能的方法获取水轮发电机定子的初始振动波形数据，对此不做限制。
45.s102：确定初始振动波形数据的初始波形特征。
46.其中，初始波形特征，是指初始振动波形数据对应的波形图的特征信息，例如可以是初始振动波形数据的趋势特征。
47.可以理解的是，初始波形特征，可以有效表征当前该水轮发电机定子的振动特征，本公开实施例中，当确定初始振动波形数据的初始波形特征时，可以为后续从多个候选振
动波形数据中确定目标振动波形数据提供可靠的参考信息。
48.s103：对初始振动波形数据进行傅里叶级数分解，以生成多个候选振动波形数据。
49.其中，候选振动波形数据，是指对初始振动波形数据进行傅里叶级数分解后所得到的保留不同项数的振动波形数据。
50.本公开实施例中，初始振动波形数据可能是一个周期数据，当对初始振动波形数据进行傅里叶级数分解时，可以将初始振动波形数据表示为正弦函数和余弦函数构成的无穷级数，根据保留级数的不同，可以得到包含不同程度低频分量的振动波形数据。
51.举例而言，当初始振动波形数据l(n)＝{l1，l2，l3，...，ln}，n＝1，2，3，...，w，w为一个周期内的数据量时，根据傅里叶级数公式，l(n)可写为l(n)＝a0+s(1)+s(2)+...+s(x)，s(x)表示l(n)在发电机转频的x倍频率时的分量。
[0052][0053][0054][0055][0056]
n＝1，2，3，...，n；x＝1，2，3...
[0057]
得到新的只保留部分频率分量的候选振动波形数据s(n)。
[0058]
s(n)＝a0+s(1)+s(2)+...+s(x)
[0059]
本公开实施例中，当x取不同的值时，就可以得到多个不同的候选振动波形数据s(n)。
[0060]
s104：确定每个候选振动波形数据对应的候选波形特征。
[0061]
其中，候选波形特征，是指与候选振动波形数据对应的波形特征。
[0062]
本公开实施例中，多个候选振动波形数据中分别保留了不同程度的振动低频分量，当确定每个候选振动波形数据对应的候选波形特征，可以有效表征对应候选振动波形数据所能产生的主要波形特征。
[0063]
s105：根据初始波形特征和候选波形特征，从多个候选振动波形数据中确定目标振动波形数据。
[0064]
其中，目标振动波形数据，是指多个候选振动波形数据中候选波形特征满足初始波形特征的候选振动波形数据。
[0065]
举例而言，本公开实施例中，在根据初始波形特征和候选波形特征，从多个候选振动波形数据中确定目标振动波形数据时，可以是针对上述所得候选振动波形数据s(n)：
[0066]
s(n)＝a0+s(1)+s(2)+...+s(x)
[0067]
取合适的x值，直到原波形数据l(n)与保留部分频率的波形数据s(n)趋势基本一致。
[0068]
本公开实施例中，当根据初始波形特征和候选波形特征，从多个候选振动波形数据中确定目标振动波形数据时，可以在有效去除初始振动波形数据中高频分量的同时，较高程度地保留初始振动波形数据的主要波形特征，能够有效提升所得目标振动波形数据的实用性。
[0069]
s106：根据目标振动波形数据，从水轮发电机转子的多个磁极中确定关键磁极。
[0070]
其中，水轮发电机转子，是指水轮发电机的转动部件，可以由转轴、支架、磁轭、磁极、集电装置等组成，用以产生磁场、变换能量和传递转矩。
[0071]
其中，关键磁极，可以是指对降低定子低频振动幅值最有效的一个或几个磁极。
[0072]
本实施例中，通过获取水轮发电机定子的初始振动波形数据，确定初始振动波形数据的初始波形特征，对初始振动波形数据进行傅里叶级数分解，以生成多个候选振动波形数据，确定每个候选振动波形数据对应的候选波形特征，根据初始波形特征和候选波形特征，从多个候选振动波形数据中确定目标振动波形数据，根据目标振动波形数据，从水轮发电机转子的多个磁极中确定关键磁极，由此，能够在确定关键磁极的过程中通过对初始振动波形数据进行傅里叶级数分解，有效降低所得目标振动波形数据中定子振动高频分量所带入的影响，从而有效提升关键磁极定位的准确性。
[0073]
图2是本公开另一实施例提出的确定引起定子低频振动的关键磁极的方法的流程示意图。
[0074]
如图2所示，该确定引起定子低频振动的关键磁极的方法，包括：
[0075]
s201：确定水轮发电机转子的旋转周期。
[0076]
其中，旋转周期，是指水轮发电机转子旋转一周所需要的时间。
[0077]
s202：根据旋转周期，获取水轮发电机定子在目标方向上的目标数量个初始位移值共同作为初始振动波形数据。
[0078]
其中，目标方向，是指待检测水轮发电机定子振动幅度的方向。
[0079]
其中，目标数量，是指在一个旋转周期内，采集获取水轮发电机定子在目标方向上的位移值的数量。
[0080]
其中，初始位移值，是指采集获取的水轮发电机定子在目标方向上的位移值。多个初始位移值可以被共同用于组成初始振动波形数据。
[0081]
也即是说，本公开实施例中，可以确定水轮发电机转子的旋转周期，根据旋转周期，获取水轮发电机定子在目标方向上的目标数量个初始位移值共同作为初始振动波形数据，由此，可以有效提升初始振动波形数据获取过程的可靠性和实用性。
[0082]
s203：确定初始振动波形数据的初始波形特征。
[0083]
s204：对初始振动波形数据进行傅里叶级数分解，以生成多个候选振动波形数据。
[0084]
s205：确定每个候选振动波形数据对应的候选波形特征。
[0085]
s203-s205的描述说明可以具体参见上述实施例，在此不再赘述。
[0086]
s206：确定初始波形特征和候选波形特征之间的相似值。
[0087]
其中，相似值，可以被用于表征初始波形特征和候选波形特征之间的相似程度。
[0088]
本公开实施例中，在确定初始波形特征和候选波形特征之间的相似值时，可以是将初始波形特征和候选波形特征输入至预先训练的机器学习模型中，以得到两者的相似值，或者，还可以是采用第三方波形评估装置处理初始波形特征和候选波形特征，以得到两
者之间的相似值，对此不做限制。
[0089]
s207：根据相似值，从多个候选振动波形数据中确定目标振动波形数据。
[0090]
本公开实施例中，在根据相似值，从多个候选振动波形数据中确定目标振动波形数据时，可以是将相似值满足预设需求的候选振动波形数据作为目标振动波形数据。
[0091]
也即是说，本公开实施例中在确定每个候选振动波形数据对应的候选波形特征之后，可以确定初始波形特征和候选波形特征之间的相似值，根据相似值，从多个候选振动波形数据中确定目标振动波形数据，由此，可以有效提升所得目标振动波形数据对于水轮发电机定子振动特征的描述效果。
[0092]
s208：根据目标数量个目标位移值，确定与磁极气隙对应的加速度数据。
[0093]
其中，磁极气隙，是指水轮发电机转子的各个磁极与定子之间的气隙。通过调整磁极气隙优化磁力动态分布，可以降低定子受力波动幅度，进而实现降低振动幅值的目的。
[0094]
其中，加速度数据，可以被用于描述磁极气隙在位移值采集时间对应的加速度信息。
[0095]
可选的，一些实施例中，在根据目标数量个目标位移值，确定与磁极气隙对应的加速度数据时，可以是确定目标振动波形数据中相邻目标位移值之间的差值作为波形差值，其中，波形差值的数量为目标数量，确定目标数量个波形差值中相邻波形差值之间的差值作为加速度值，其中，目标数量个加速度值共同作为加速度数据，由此，可以有效提升加速度数据获取过程的可靠性，从而保证所得加速度数据的准确性。
[0096]
举例而言，对s(n)＝{s1，s2，s3，...，sn}中相邻数据相减得到测点时间间隔内的位移变化量v(n)(速度)，v(n)＝{v1，v2，v3，...，vn}，v1＝s
1-sn，v2＝s
2-s1，
…
，vn＝s
n-s
n-1
。对v(n)相邻数据相减得到测点时间间隔内的速度变化量a(n)(加速度数据)，a(n)＝{a1，a2，a3，...，an}，a1＝v
1-vn，a2＝v
2-v1，
…
，an＝v
n-v
n-1
。
[0097]
s209：根据加速度数据，确定至少一个关键磁极区域。
[0098]
其中，关键磁极区域，是指加速度数据中可能被用于指示关键磁极的连续多个加速度值的集合。
[0099]
可选的，一些实施例中，在根据加速度数据，确定至少一个关键磁极区域时，可以是确定加速度数据的数值特征，根据数值特征，确定关键磁极区域，其中，关键磁极区域包括多个加速度值，由此，可以在确定关键磁极区域过程中有效结合加速度数据的数值特征，从而有效提升关键磁极区域确定过程的可靠性。
[0100]
其中，数值特征，例如可以是加速度数据的正负特征，或者，大小特征等。
[0101]
本公开实施例中，在根据加速度数据，确定至少一个关键磁极区域时，可以是选取加速度数据中连续为正或者连续为负的多个加速度值作为关键磁极区域。
[0102]
s210：根据关键磁极区域，确定关键磁极。
[0103]
本公开实施例中，当确定关键磁极区域之后，可以根据关键磁极区域，确定关键磁极。
[0104]
也即是说，本公开实施例中，目标振动波形数据包括目标数量个目标位移值，在根据相似值，从多个候选振动波形数据中确定目标振动波形数据之后，可以根据目标数量个目标位移值，确定与磁极气隙对应的加速度数据，根据加速度数据，确定至少一个关键磁极区域，根据关键磁极区域，确定关键磁极，由此，所得加速度数据可以表征各个磁极的受力
特征，从而有效提升确定关键磁极过程的合理性。
[0105]
本实施例中，通过确定水轮发电机转子的旋转周期，根据旋转周期，获取水轮发电机定子在目标方向上的目标数量个初始位移值共同作为初始振动波形数据，由此，可以有效提升初始振动波形数据获取过程的可靠性和实用性。通过确定初始波形特征和候选波形特征之间的相似值，根据相似值，从多个候选振动波形数据中确定目标振动波形数据，由此，可以有效提升所得目标振动波形数据对于水轮发电机定子振动特征的描述效果。通过根据目标数量个目标位移值，确定与磁极气隙对应的加速度数据，根据加速度数据，确定至少一个关键磁极区域，根据关键磁极区域，确定关键磁极，由此，所得加速度数据可以表征各个磁极的受力特征，从而有效提升确定关键磁极过程的合理性。通过确定目标振动波形数据中相邻目标位移值之间的差值作为波形差值，其中，波形差值的数量为目标数量，确定目标数量个波形差值中相邻波形差值之间的差值作为加速度值，其中，目标数量个加速度值共同作为加速度数据，由此，可以有效提升加速度数据获取过程的可靠性，从而保证所得加速度数据的准确性。通过确定加速度数据的数值特征，根据数值特征，确定关键磁极区域，其中，关键磁极区域包括多个加速度值，由此，可以在确定关键磁极区域过程中有效结合加速度数据的数值特征，从而有效提升关键磁极区域确定过程的可靠性。
[0106]
图3是本公开另一实施例提出的确定引起定子低频振动的关键磁极的方法的流程示意图。
[0107]
如图3所示，该确定引起定子低频振动的关键磁极的方法，包括：
[0108]
s301：获取水轮发电机定子的初始振动波形数据。
[0109]
s302：确定初始振动波形数据的初始波形特征。
[0110]
s303：对初始振动波形数据进行傅里叶级数分解，以生成多个候选振动波形数据。
[0111]
s304：确定每个候选振动波形数据对应的候选波形特征。
[0112]
s305：根据初始波形特征和候选波形特征，从多个候选振动波形数据中确定目标振动波形数据。
[0113]
s306：根据目标数量个目标位移值，确定与磁极气隙对应的加速度数据。
[0114]
s307：根据加速度数据，确定至少一个关键磁极区域。
[0115]
s301-s307的描述说明可以具体参见上述实施例，在此不再赘述。
[0116]
s308：确定每个关键磁极区域中多个加速度值的极值作为目标加速度值。
[0117]
其中，目标加速度值，是指每个关键磁极区域中多个加速度值的极值，该目标加速度值可以是极大值，也可以是极小值，对此不做限制。
[0118]
s309：确定与目标加速度值对应的磁极作为关键磁极。
[0119]
本公开实施例中，在确定与目标加速度值对应的磁极作为关键磁极时，可以是确定水轮发电机转子的磁极数量和旋转方向，确定初始振动波形数据中首个初始位移值对应的磁极作为参考磁极，根据目标数量和磁极数量，确定每个磁极对应的数据采集数量，根据旋转方向、参考磁极和数据采集数量，确定磁极与初始位移值之间的映射信息，确定与目标加速度值对应的初始位移值作为索引，根据映射信息，确定与索引对应的磁极作为关键磁极，由此，可以基于映射信息实现对关键磁极的准确定位，能够有效提升关键磁极确定过程的合理性。
[0120]
其中，磁极数量，是指水轮发电机转子所包含的磁极的数量。
[0121]
其中，旋转方向，例如可以是逆时针方向或者顺时针方向。
[0122]
其中，参考磁极，是指初始振动波形数据中首个初始位移值对应的磁极。
[0123]
其中，采集数量，是指初始振动波形数据中与每个磁极对应的位移值的数量。
[0124]
其中，映射信息，可以被用于描述初始振动波形数据中的多个初始位移值与各个磁极之间的映射关系。索引，则是指被用于确定关键磁极的初始位移值。
[0125]
举例而言，本公开实施例中，可以将初始振动波形数据中首个初始位移值对应的磁极设为1号磁极，而后根据采集所得采集数量，按机组旋转方向反向依次对磁极进行编号，以确定各个初始位移值与磁极之间的对应关系，生成上述映射信息。
[0126]
也即是说，本公开实施例中在根据加速度数据，确定至少一个关键磁极区域之后，可以确定每个关键磁极区域中多个加速度值的极值作为目标加速度值，确定与目标加速度值对应的磁极作为关键磁极，由此，可以有效提升所确定关键磁极的实用性。
[0127]
可选的，本公开实施例中，在确定关键磁极之后，可以确定多个目标加速度值之间的比对结果，确定多个关键磁极的位置信息，根据比对结果和位置信息，从多个关键磁极中确定待调整磁极，根据与待调整磁极对应的目标加速度值，对待调整磁极对应的磁极气隙进行调整，由此，可以在确定关键磁极后及时对水轮发电机转子的磁极气隙进行调整，以有效提升水轮发电机工作过程的安全性。
[0128]
举例而言，本公开实施例中，可以根据各区域极大值绝对值的比较进行排序，根据工期、人力、物力等实际条件，确定调整的关键磁极个数。一般优先考虑调整排序靠前的磁极，且尽量避免选择相邻两个关键磁极。通过对关键磁极气隙的调整，减少发电机与转子间的磁拉力不平衡，降低a(n)的波动范围，从而降低定子振动幅值。
[0129]
本实施例中，通过确定每个关键磁极区域中多个加速度值的极值作为目标加速度值，确定与目标加速度值对应的磁极作为关键磁极，由此，可以有效提升所确定关键磁极的实用性。通过确定水轮发电机转子的磁极数量和旋转方向，确定初始振动波形数据中首个初始位移值对应的磁极作为参考磁极，根据目标数量和磁极数量，确定每个磁极对应的数据采集数量，根据旋转方向、参考磁极和数据采集数量，确定磁极与初始位移值之间的映射信息，确定与目标加速度值对应的初始位移值作为索引，根据映射信息，确定与索引对应的磁极作为关键磁极，由此，可以基于映射信息实现对关键磁极的准确定位，能够有效提升关键磁极确定过程的合理性。通过确定多个关键磁极的位置信息，根据比对结果和位置信息，从多个关键磁极中确定待调整磁极，根据与待调整磁极对应的目标加速度值，对待调整磁极对应的磁极气隙进行调整，由此，可以在确定关键磁极后及时对水轮发电机转子的磁极气隙进行调整，以有效提升水轮发电机工作过程的安全性。
[0130]
举例而言，某电站立轴半伞式凸极式水轮发电机，单机容量650mw，定子铁心内径14500mm，设计空气间隙34.5mm，额定转速125r/min，磁极个数48个，斜支撑式定子基座。额定负荷工况下水平方向定子机座水平振动为67μm。定子机座水平振动测量系统：tn8000，在+x、-y方向各安装一个位移式振动传感器，每周期数据采集量256个。
[0131]
步骤(1)，振动数据采集
[0132]
采集的原始振动波形数据l(n)，时域图见图4，图4是本公开实施例提出的一初始振动波形时域图，频域图见图5，图5是本公开实施例提出的一定子水平振动频域图，原始数据见表1。
[0133]
表1
[0134][0135][0136]
步骤(2)，保留低频分量数据
[0137]
l(n)＝a0+s(1)+s(2)+...+s(x)，则
[0138][0139][0140][0141][0142][0143][0144]
x取3时，保留低频分量的s(n)与原数据l(n)总体趋势一致，见图6，图6是本公开实施例提出的一初始振动波形与候选振动波形对比示意图。得到的候选振动波形数据s(n)见表2。
[0145]
表2
[0146]
数据编号12345678位移值5.65.75.65.45.24.94.54.1数据编号910111213141516位移值3.52.92.21.40.6-0.3-1.3-2.3
………………………
数据编号241242243244245246247248位移值-2.7-1.9-1.1-0.40.41.11.82.4
数据编号249250251252253254255256位移值3.03.64.14.54.95.25.45.6
[0147]
步骤(3)，将s(n)数据二次作差计算得a(n)，波形见图7，图7是本公开实施例提出的一加速度数据波形示意图，加速度数据a(n)见表3。
[0148]
表3
[0149]
数据编号12345678加速度值-0.0740-0.0759-0.0775-0.0786-0.0793-0.0796-0.0795-0.0789数据编号910111213141516加速度值-0.0780-0.0766-0.0748-0.0726-0.0700-0.0670-0.0637-0.0600
………………………
数据编号241242243244245246247248加速度值-0.004-0.009-0.015-0.020-0.026-0.031-0.036-0.041数据编号249250251252253254255256加速度值-0.046-0.051-0.055-0.059-0.063-0.066-0.069-0.072
[0150]
步骤(4)，确定关键磁极
[0151]
根据计算出的加速度值，有6个极值，分别是
[0152]
a6＝-0.0796，a
51
＝0.0956，a
96
＝-0.6859，a
136
＝0.4257，a
176
＝-0.6735，a
219
＝0.0752
[0153][0154]
对应的关键磁极为#1、#10、#18、#26、#33、#42磁极。
[0155]
步骤(5)，关键磁极选择
[0156]
根据定子振动处理经验，对10号磁极气隙进行调增，气隙增加量为1.5mm，对33号磁极气隙进行调减，气隙减少量为1mm。调整后定子水平振动幅值由为67μ m降至34μ m。如图8所示，图8是本公开实施例提出的一调整前后定子水平振动时域对比图。
[0157]
图9是本公开一实施例提出的确定引起定子低频振动的关键磁极的装置的结构示意图。
[0158]
如图9所示，该确定引起定子低频振动的关键磁极的装置90，包括：
[0159]
获取模块901，用于获取水轮发电机定子的初始振动波形数据；
[0160]
第一确定模块902，用于确定初始振动波形数据的初始波形特征；
[0161]
生成模块903，用于对初始振动波形数据进行傅里叶级数分解，以生成多个候选振动波形数据；
[0162]
第二确定模块904，用于确定每个候选振动波形数据对应的候选波形特征；
[0163]
第三确定模块905，用于根据初始波形特征和候选波形特征，从多个候选振动波形数据中确定目标振动波形数据；
[0164]
第四确定模块906，用于根据目标振动波形数据，从水轮发电机转子的多个磁极中确定关键磁极
[0165]
需要说明的是，前述对确定引起定子低频振动的关键磁极的方法的解释说明也适用于本实施例的确定引起定子低频振动的关键磁极的装置，此处不再赘述。
[0166]
本实施例中，通过获取水轮发电机定子的初始振动波形数据，确定初始振动波形
数据的初始波形特征，对初始振动波形数据进行傅里叶级数分解，以生成多个候选振动波形数据，确定每个候选振动波形数据对应的候选波形特征，根据初始波形特征和候选波形特征，从多个候选振动波形数据中确定目标振动波形数据，根据目标振动波形数据，从水轮发电机转子的多个磁极中确定关键磁极，由此，能够在确定关键磁极的过程中通过对初始振动波形数据进行傅里叶级数分解，有效降低所得目标振动波形数据中定子振动高频分量所带入的影响，从而有效提升关键磁极定位的准确性。
[0167]
图10示出了适于用来实现本公开实施方式的示例性电子设备的框图。图10显示的电子设备12仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
[0168]
如图10所示，电子设备12以通用计算设备的形式表现。电子设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。
[0169]
总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(industry standard architecture；以下简称：isa)总线，微通道体系结构(micro channel architecture；以下简称：mac)总线，增强型isa总线、视频电子标准协会(video electronics standards association；以下简称：vesa)局域总线以及外围组件互连(peripheral component interconnection；以下简称：pci)总线。
[0170]
电子设备12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被电子设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
[0171]
存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(random access memory；以下简称：ram)30和/或高速缓存存储器32。电子设备12可以进一步包括其他可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图10未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。
[0172]
尽管图10中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如：光盘只读存储器(compact disc read only memory；以下简称：cd-rom)、数字多功能只读光盘(digital video disc read only memory；以下简称：dvd-rom)或者其他光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本公开各实施例的功能。具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其他程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本公开所描述的实施例中的功能和/或方法。
[0173]
电子设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得人体能与该电子设备12交互的设备通信，和/或与使得该电子设备12能与一个或多个其他计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口22进行。并且，电子设备12还可以通过网络适
配器20与一个或者多个网络(例如局域网(local area network；以下简称：lan)，广域网(wide area network；以下简称：wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与电子设备12的其他模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备12使用其他硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
[0174]
处理单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现前述实施例中提及的确定引起定子低频振动的关键磁极的方法。
[0175]
为了实现上述实施例，本公开还提出一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本公开前述实施例提出的确定引起定子低频振动的关键磁极的方法。
[0176]
为了实现上述实施例，本公开还提出一种计算机程序产品，当计算机程序产品中的指令处理器执行时，执行如本公开前述实施例提出的确定引起定子低频振动的关键磁极的方法。
[0177]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其他实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
[0178]
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。
[0179]
需要说明的是，在本公开的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0180]
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本公开的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本公开的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0181]
应当理解，本公开的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0182]
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0183]
此外，在本公开各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模
块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0184]
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
[0185]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定是指相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0186]
尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本公开的限制，本领域的普通技术人员在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种确定引起定子低频振动的关键磁极的方法，其特征在于，包括：获取水轮发电机定子的初始振动波形数据；确定所述初始振动波形数据的初始波形特征；对所述初始振动波形数据进行傅里叶级数分解，以生成多个候选振动波形数据；确定每个所述候选振动波形数据对应的候选波形特征；根据所述初始波形特征和所述候选波形特征，从所述多个候选振动波形数据中确定目标振动波形数据；根据所述目标振动波形数据，从水轮发电机转子的多个磁极中确定关键磁极。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取水轮发电机定子在一个旋转周期内的初始振动波形数据，包括：确定所述水轮发电机转子的旋转周期；根据所述旋转周期，获取所述水轮发电机定子在目标方向上的目标数量个初始位移值共同作为所述初始振动波形数据。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述初始波形特征和所述候选波形特征，从所述多个候选振动波形数据中确定目标振动波形数据，包括：确定所述初始波形特征和所述候选波形特征之间的相似值；根据所述相似值，从所述多个候选振动波形数据中确定所述目标振动波形数据。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标振动波形数据包括目标数量个目标位移值；其中，所述根据所述目标振动波形数据，从水轮发电机转子的多个磁极中确定关键磁极，包括：根据所述目标数量个所述目标位移值，确定与磁极气隙对应的加速度数据；根据所述加速度数据，确定至少一个关键磁极区域；根据所述关键磁极区域，确定所述关键磁极。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标数量个所述目标位移值，确定与磁极气隙对应的加速度数据，包括：确定所述目标振动波形数据中相邻目标位移值之间的差值作为波形差值，其中，所述波形差值的数量为目标数量；确定所述目标数量个所述波形差值中相邻波形差值之间的差值作为加速度值，其中，所述目标数量个所述加速度值共同作为所述加速度数据。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述加速度数据，确定至少一个关键磁极区域，包括：确定所述加速度数据的数值特征；根据所述数值特征，确定所述关键磁极区域，其中，所述关键磁极区域包括多个所述加速度值。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述关键磁极区域，确定所述关键磁极，包括：确定每个所述关键磁极区域中多个所述加速度值的极值作为目标加速度值；确定与所述目标加速度值对应的磁极作为所述关键磁极。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述确定与所述目标加速度值对应的磁极作为所述关键磁极，包括：确定所述水轮发电机转子的磁极数量和旋转方向；确定所述初始振动波形数据中首个初始位移值对应的所述磁极作为参考磁极；根据所述目标数量和所述磁极数量，确定每个所述磁极对应的数据采集数量；根据所述旋转方向、所述参考磁极和所述数据采集数量，确定所述磁极与所述初始位移值之间的映射信息；确定与所述目标加速度值对应的所述初始位移值作为索引；根据所述映射信息，确定与所述索引对应的所述磁极作为所述关键磁极。9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：确定多个所述目标加速度值之间的比对结果；确定多个所述关键磁极的位置信息；根据所述比对结果和所述位置信息，从多个所述关键磁极中确定待调整磁极；根据与所述待调整磁极对应的所述目标加速度值，对所述待调整磁极对应的磁极气隙进行调整。10.一种确定引起定子低频振动的关键磁极的装置，其特征在于，包括：获取模块，用于获取水轮发电机定子的初始振动波形数据；第一确定模块，用于确定所述初始振动波形数据的初始波形特征；生成模块，用于对所述初始振动波形数据进行傅里叶级数分解，以生成多个候选振动波形数据；第二确定模块，用于确定每个所述候选振动波形数据对应的候选波形特征；第三确定模块，用于根据所述初始波形特征和所述候选波形特征，从所述多个候选振动波形数据中确定目标振动波形数据；第四确定模块，用于根据所述目标振动波形数据，从水轮发电机转子的多个磁极中确定关键磁极。

技术总结
本公开提出一种确定引起定子低频振动的关键磁极的方法和装置，该方法包括：获取水轮发电机定子的初始振动波形数据，确定初始振动波形数据的初始波形特征，对初始振动波形数据进行傅里叶级数分解，以生成多个候选振动波形数据，确定每个候选振动波形数据对应的候选波形特征，根据初始波形特征和候选波形特征，从多个候选振动波形数据中确定目标振动波形数据，根据目标振动波形数据，从水轮发电机转子的多个磁极中确定关键磁极。通过实施本公开的方法，能够在确定关键磁极的过程中通过对初始振动波形数据进行傅里叶级数分解，有效降低所得目标振动波形数据中定子振动高频分量所带入的影响，从而有效提升关键磁极定位的准确性。性。性。


技术研发人员：王选凡 马云华 燕翔 张岗 刘润兵 徐剑 闫红军 高寒 朱存利 季和平 张巍明 王四霞 卫琳 李健春
受保护的技术使用者：华能澜沧江水电股份有限公司
技术研发日：2023.03.23
技术公布日：2023/7/12