小波分析與分形方法在水電站振動信號處理中的應用研究.pdf

1、隨著水電站高水頭、大容量的發(fā)展趨勢，要保證水電站機組及廠房結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)定的運行，對大型水力發(fā)電站的機組及廠房結(jié)構(gòu)開展原型振動試驗，并對實測的振動信號進行分析，是一項有重大意義的工作。 以往的做法是利用傳統(tǒng)的幅域統(tǒng)計、時頻分析和相關(guān)函數(shù)分析等方法對振動信號進行分析處理。雖然上述方法的應用廣泛，理論和實用經(jīng)驗都很完善，但是它們還不能全面地描述振動信號所攜帶的信息，作法也不夠簡單直觀。如何從一個新的角度來闡釋水電站機組廠房是否能夠穩(wěn)定

2、運行，并對振動信號所表征的故障形式加以診斷成為目前研究的熱點問題。 本文結(jié)合李家峽水電站真機試驗的工程實際，引入在其它領域被廣泛應用的分形理論和小波分析，能夠更加科學有效地描述振動的本質(zhì)屬性，指出哪些振動是可以接受的，哪些工況下的振動情況異常，可能會引起破壞。 首先通過小波系數(shù)的求解來直觀的描述振動信號的自相似特征，驗證了水電站機組及廠房振動信號的分形特性；引入了復雜性測度的概念，并比較了原信號與小波去噪后信號的相對復雜

3、度，發(fā)現(xiàn)降噪后信號的復雜度明顯降低，說明原信號中無序性、波動性大的噪聲部分已經(jīng)被有效地濾除掉了，驗證了降噪的效果。結(jié)合非線性分形幾何的相應理論，利用盒維法與關(guān)聯(lián)維法分別對振動信號的分形維數(shù)進行計算。從分形維數(shù)的數(shù)值大小及其隨工況的變化趨勢來分析振動信號的本質(zhì)屬性，據(jù)此來判斷哪些工況下機組及廠房結(jié)構(gòu)能夠穩(wěn)定運行。將分形方法和小波分析相結(jié)合，對信號進行特征峰分析，能夠得到譜分析所看不到的信息。最后，從振源分析和信號頻譜分析的角度，對振動信號