小波分析與分形方法在水電站振動(dòng)信號(hào)處理中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著水電站高水頭、大容量的發(fā)展趨勢(shì)，要保證水電站機(jī)組及廠房結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，對(duì)大型水力發(fā)電站的機(jī)組及廠房結(jié)構(gòu)開(kāi)展原型振動(dòng)試驗(yàn)，并對(duì)實(shí)測(cè)的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析，是一項(xiàng)有重大意義的工作。 以往的做法是利用傳統(tǒng)的幅域統(tǒng)計(jì)、時(shí)頻分析和相關(guān)函數(shù)分析等方法對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析處理。雖然上述方法的應(yīng)用廣泛，理論和實(shí)用經(jīng)驗(yàn)都很完善，但是它們還不能全面地描述振動(dòng)信號(hào)所攜帶的信息，作法也不夠簡(jiǎn)單直觀。如何從一個(gè)新的角度來(lái)闡釋水電站機(jī)組廠房是否能夠穩(wěn)定

2、運(yùn)行，并對(duì)振動(dòng)信號(hào)所表征的故障形式加以診斷成為目前研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。 本文結(jié)合李家峽水電站真機(jī)試驗(yàn)的工程實(shí)際，引入在其它領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用的分形理論和小波分析，能夠更加科學(xué)有效地描述振動(dòng)的本質(zhì)屬性，指出哪些振動(dòng)是可以接受的，哪些工況下的振動(dòng)情況異常，可能會(huì)引起破壞。 首先通過(guò)小波系數(shù)的求解來(lái)直觀的描述振動(dòng)信號(hào)的自相似特征，驗(yàn)證了水電站機(jī)組及廠房振動(dòng)信號(hào)的分形特性；引入了復(fù)雜性測(cè)度的概念，并比較了原信號(hào)與小波去噪后信號(hào)的相對(duì)復(fù)雜

3、度，發(fā)現(xiàn)降噪后信號(hào)的復(fù)雜度明顯降低，說(shuō)明原信號(hào)中無(wú)序性、波動(dòng)性大的噪聲部分已經(jīng)被有效地濾除掉了，驗(yàn)證了降噪的效果。結(jié)合非線性分形幾何的相應(yīng)理論，利用盒維法與關(guān)聯(lián)維法分別對(duì)振動(dòng)信號(hào)的分形維數(shù)進(jìn)行計(jì)算。從分形維數(shù)的數(shù)值大小及其隨工況的變化趨勢(shì)來(lái)分析振動(dòng)信號(hào)的本質(zhì)屬性，據(jù)此來(lái)判斷哪些工況下機(jī)組及廠房結(jié)構(gòu)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。將分形方法和小波分析相結(jié)合，對(duì)信號(hào)進(jìn)行特征峰分析，能夠得到譜分析所看不到的信息。最后，從振源分析和信號(hào)頻譜分析的角度，對(duì)振動(dòng)信號(hào)