一种压气机的喘振预警方法及装置

本技术涉及压气机喘振预警领域，具体涉及一种压气机的喘振预警方法及装置。

背景技术：

1、在压气机运行过程中，由于进气畸变等原因导致的压气机系统发生的失稳及喘振现象，是制约压气机性能的主要问题之一。喘振的发生会使得压气机性能迅速下降，从而导致压气机特性急剧恶化，严重时会导致压气机熄火，甚至发生叶片断裂等结构性破坏，造成严重的事故和损失。因此，在压气机的使用过程中，为保证其正常平稳运行，需要能够对压气机的运行状态进行监控，从而避免其进入失稳甚至喘振的状态。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术实施例期望提供一种压气机的喘振预警方法及装置，以至少解决上述技术问题。

2、为达到上述目的，本技术的技术方案是这样实现的：

3、根据本技术实施例的一方面，提供了一种压气机的喘振预警方法，所述方法包括：

4、采集压气机在运行过程中产生的第一目标信号，所述第一目标信号表征所述压气机的运行状态；

5、确定所述第一目标信号在不同运行工况下对应的熵值；

6、对所述熵值进行加权处理，得到加权熵值；

7、如果所述加权熵值和/或所述熵值的变化状态满足预设变化规律，输出预警信号，所述预警信号表征所述压气机的喘振状态。

8、上述方案中，所述采集压气机在运行过程中产生的第一目标信号，包括：

9、基于预设时间窗口按照预设时间参数间隔地采集所述压气机在运行过程中产生的第一目标信号，所述第一目标信号包括动态压力信号、声音信号、振动信号中的至少一种；

10、或，基于预设时间窗口连续地采集所述压气机在运行过程中产生的第一目标信号，所述第一目标信号包括动态压力信号、声音信号、振动信号中的至少一种。

11、上述方案中，所述对所述熵值进行加权处理，得到加权熵值，包括：

12、对所述熵值进行处理，得到所述熵值的信息熵值；

13、基于所述信息熵值确定所述第一目标信号的采集端权重；

14、基于所述采集端权重确定所述熵值的加权熵值。

15、上述方案中，所述确定所述第一目标信号在不同运行工况下对应的熵值，包括：

16、确定所述第一目标信号在不同运行工况下对应的信息熵值、样本熵值、模糊熵值、近似熵值中的至少一个。

17、上述方案中，所述第一目标信号为任意工况下的时间序列信号；确定所述第一目标信号在不同运行工况下对应的信息熵值，包括：

18、将所述第一目标信号记作x，表示为：

19、x＝[u(1)，u(2)，u(3)，…，u(n)]；

20、其中，u(1)表示第1采样时刻采集到的第一目标信号的值，u(2)表示第2时刻采集到的第一目标信号的值，u(3)表示第3时刻采集到的第一目标信号的值，以此类推，u(n)表示第n时刻采集到的第一目标信号的值；

21、其中，第一目标信号的值有多种结果，每种结果出现的概率为p(x)，表示为：

22、

23、第一目标信号对应的信息熵值，记作inen(x)，计算公式为：

24、inen(x)＝-∑p(x)log2 p(x)；

25、其中，num(u＝x)表示第一目标信号的值为x的数量，n表示所有的第一目标信号的值的数量；

26、所述第一目标信号为任意工况下的时间序列信号；确定所述第一目标信号在不同运行工况下对应的样本熵值，包括：

27、将所述第一目标信号记作x，表示为：

28、x＝[u(1)，u(2)，u(3)，…，u(n)]；

29、其中，u(1)表示第1采样时刻采集到的第一目标信号的值，u(2)表示第2时刻采集到的第一目标信号的值，u(3)表示第3时刻采集到的第一目标信号的值，以此类推，u(n)表示第n时刻采集到的第一目标信号的值；

30、所述第一目标信号中自第i采样时刻开始的任意子序列，记作x(i)，表示为：

31、x(i)＝[u(i)，u(i+1)，…，u(i+m-1)]；

32、其中，i表示第i采样时刻，i为1至n-m+1间的任意整数；x(i)为第i采样时刻采集到的第一目标信号的值；m为预设序列维度值，取值范围为1至n-i；

33、在确定i值条件下，遍历所有的x(i)和x(j)的组合，计算x(i)和x(j)间的最大距离，记作：d[x(i)，x(j)]，计算公式为：

34、d[x(i)，x(j)]＝maxk＝0，...，m-1|u(i+k)-u(j+k)|；

35、其中，x(i)表示第一目标信号中自第i采样时刻开始的任意子序列；x(j)表示第一目标信号中自第j采样时刻开始的任意子序列，i不等于，i与j为1至n-m+1间的任意整数j；k为0到m-1之间的任意整数，max表示k从0到m-1计算得到的所有|u(i+k)-u(j+k)|的最大值；u(i+k)和u(j+k)分别表示在i+k与j+k采样时刻采集得到的第一目标信号的值；

36、在获取x(i)和x(j)之间的距离的基础上，统计x(i)与x(j)在1≤i≤n-m与1≤j≤n-m且j≠i中满足条件要求的项目数量，记作bi(r)，计算公式为：

37、bi(r)＝num{d[x(i)，x(j)]≤r}；

38、其中，条件要求为x(i)和x(j)之间的距离(d[x(i)，x(j)])小于或等于预设定参数r值，每个d[x(i)，x(j)]视为1个项目，满足所述条件要求的项目记作1，不满足所述条件要求的项目记作0；

39、求满足条件要求的项目数量与总数量的比值，记作计算公式为：

40、

41、再求所述比值的对数平均值，记作φm(r)，计算公式为：

42、

43、其中，n-m表示在确定i值条件下，遍历所有的x(i)和x(j)的组合，有n-m种组合，即总数量；

44、第一目标信号对应的样本熵值，记作saen，计算公式为：

45、

46、其中，将序列维度m加1得到m+1，且φm(r)和φm+1(r)得到的方式相同。

47、上述方案中，所述如果所述加权熵值和/或所述熵值的变化状态满足预设变化规律，输出预警信号，包括：

48、基于所述不同运行工况下对应的所述加权熵值和/或所述熵值，构建曲线模型；

49、如果所述曲线模型呈w型、n型中的至少一种结构，确定所述加权熵值和/或所述熵值的变化状态满足预设变化规律，输预警信号。

50、上述方案中，所述w型和所述n型对应的所述预警信号的预警级别不同；其中，所述w型对应的预警级别高于所述n型对应的预警级别。

51、上述方案中，所述方法还包括：

52、将所述加权熵值和/或所述熵值与预设的喘振概率值进行比较；

53、如果比较结果表征所述加权熵值和/或所述熵值与所述喘振概率值的差值小于第一阈值，输出第一预警信号，所述第一预警信号表征所述压气机的喘振状态为接近喘振边界；

54、如果比较结果表征所述加权熵值和/或所述熵值大于或等于所述喘振概率值，输出第二预警信号，所述第二预警信号表征所述压气机的喘振状态为已发生喘振。

55、上述方案中，所述加权熵值和/或所述熵值随着所述压气机中空气参数的变化而变化。

56、根据本技术的另一方面，提供一种压气机的喘振预警装置，所述装置包括：

57、采集单元，用于采集压气机在运行过程中产生的第一目标信号，所述第一目标信号表征所述压气机的运行状态；

58、确定单元，用于确定所述第一目标信号在不同运行工况下对应的熵值；

59、处理单元，用于对所述熵值进行加权处理，得到加权熵值；

60、输出单元，用于如果所述加权熵值和/或所述熵值的变化状态满足预设变化规律，输出预警信号，所述预警信号表征所述压气机的喘振状态。

61、根据本技术的第三方面，提供一种压气机的喘振预警装置，所述装置包括：处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器，所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行以上任一项所述的喘振预警方法。

62、本技术提供的压气机的喘振预警方法及装置，为一种通过压气机的加权熵值对该压气机在运行过程中的喘振概率进行监测的方法。具体地，通过采集压气机在运行过程中产生的第一目标信号，所述第一目标信号表征所述压气机的运行状态；确定所述第一目标信号在不同运行工况下对应的熵值；对所述熵值进行加权处理，得到加权熵值；如果所述加权熵值和/或所述熵值的变化状态满足预设变化规律，输出预警信号，所述预警信号表征所述压气机的喘振状态。如此，不仅可以实现对压气机的喘振状态进行监测，而且可以对压气机的不同喘振状态进行提前预警，大大提高了压气机的喘振预判效率，降低了压气机因喘振导致的性能安全问题。

技术特征：

1.一种压气机的喘振预警方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集压气机在运行过程中产生的第一目标信号，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述熵值进行加权处理，得到加权熵值，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述第一目标信号在不同运行工况下对应的熵值，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一目标信号为任意工况下的时间序列信号，确定所述第一目标信号在不同运行工况下对应的信息熵值，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述如果所述加权熵值和/或所述熵值的变化状态满足预设变化规律，输出预警信号，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述w型和所述n型对应的所述预警信号的预警级别不同；其中，所述w型对应的预警级别高于所述n型对应的预警级别。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

9.一种压气机的喘振预警装置，其特征在于，所述装置包括：

10.一种压气机的喘振预警装置，其特征在于，所述设备包括：处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器，所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行权利要求1至8任一项所述的喘振预警方法。

技术总结
本申请公开一种压气机的喘振预警方法，所述方法包括：采集压气机在运行过程中产生的第一目标信号，所述第一目标信号表征所述压气机的运行状态；确定所述第一目标信号在不同运行工况下对应的熵值；对所述熵值进行加权处理，得到加权熵值；如果所述加权熵值和/或所述熵值的变化状态满足预设变化规律，输出预警信号，所述预警信号表征所述压气机的喘振状态。同时，本申请还公开一种压气机的喘振预警装置。

技术研发人员：赵奔,吴晓阳,陆倩钰,黄晨,张磊
受保护的技术使用者：华北电力大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5