空化现象对水轮发电机组安全稳定运行具有重要影响。发生空化时,水轮发电机组的振动会增大,效率会下降;水轮机长期在空化状态下运行会发生空蚀现象。目前,原型水轮机的空化特性只能通过模型试验的方法来推知,模型水轮机初生空化的发生现在还主要依赖人工观测的方法来确定,确定结果会受到试验人员自身素质,身体状况等因素的影响导致观测结果往往会因人而异。因此,迫切需要一种客观有效的方法对模型水轮机转轮叶片初生空化进行判定。本文从空化现象的声学特性出发,比较分析了目前对于空化噪声信号分析的几种流行方法存在的共性误区。在对模型水轮机运行状态由未发生空化到初生空化再到空化加剧过程中信号能量变化规律进行了定性分析的基础上,得出可以根据空化噪声能量高低频分布随空化系数的变化规律的极值点来判断模型水轮机初生空化发生的结论。本文根据模型水轮机转轮叶片空化噪声信号在空化发生前后会发生能量分布规律变化的特点,分别在时域和频域提取了峰峰值、空化噪声信号功率谱密度曲线的高低频拐点频率、空化噪声高低频信号能量分布趋势之比和空化噪声高低频能量比等特征量,并分别构建了基于分析上述4种特征量随空化系数变化趋势的采用极值分析方法判定初生空化发生的数学模型。本文基于上述空化噪声信号的时域特征量和频域特征量的数学模型,成功研制了一套模型水轮机空化在线监测分析系统,该系统可将空化噪声信号的数学模型用直观的数据与趋势图表现出来,同时可以保存和回放空化噪声数据和回播已存储的模型水轮机的空化噪声。在模型试验台上采用了“双盲”试验方法进行了模型试验。选择了一台混流式模型水轮机和一台模型水泵水轮机水泵工况进行试验。试验结果表明,传统方法的试验结果与本文提出的判定模型水轮机转轮叶片初生空化的方法完全吻合。试验结果证明了声学法判定模型水轮机转轮叶片初生空化发生的可行性与有效性,课题的研究对模型水轮机初生空化检测领域在判定方法上实现统一与客观具有重要工程意义。