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構安全、穩(wěn)定的運行，對大型水力發(fā)電站的機組及廠房結構開展原型振動試驗，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、時頻分析和相關函數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被有效地濾除掉了，驗證了降噪的效果。結合非線性分形幾何的相應理論，利用盒維法與關聯維法分別對振動信號的分形維數進行計算。從分形維數的數值大小及其隨工況的變化趨勢來分析振動信號的本質屬性，據此來判斷哪些工況下機組及廠房結構能夠穩(wěn)定運行。將分形方法和小波分析相結合，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