水电站机组与厂房振源分离及识别研究

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1、水电站机组与厂房振源分离及识别研究ResearchonVibrationIsolationandIdentificationofUnitandPowerhouseinHydropowerStation工程领域：水利工程作者姓名：杨继松指导老师：王海军副教授企业导师：徐宝高工天津大学建筑工程学院二〇一七年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而

2、使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要随着大型水电站的日益增加，机组单

3、机容量和结构尺寸不断增大，机组与厂房结构刚度相对降低，振动越来越剧烈。引起水电站厂房振动的因素很多，主要振源有机械、水力和电磁。本文依托一大型水电站地下厂房原型振动数据，结合传统信号分析方法与盲源分离方法对其各个部位的振源进行研究，研究的主要内容及结论归纳如下：（1）对一大型电站开展了机组与厂房结构联合振动测试，采用传统时域、频域分析方法处理了振动信号，找出了各部位振动的主次振源。（2）根据水电站机组与厂房结构振动耦联特点，采用改进的盲源分离方法对振动信号进行分离识别。首先对信号进行滤波，利用奇异值分解（SVD）方法分

4、析振动信号的主成成分，结合特征值源数估计方法及信息论准则（BIC、AIC）确定信号中含有的振源个数；然后使用联合近似对角化（JADE）算法得到分离矩阵；最后成功分离出了电站机组及厂房结构振动信号中含有的主要振源：尾水涡带、机组转动、蜗壳不均匀流等。（3）传统盲源分离方法无法解决盲源欠定问题，针对此局限性，采用集合经验模态分解（EEMD）、基于特征值及信息论准则的源数估计方法与联合近似对角化算法的组合方法，进行复杂环境下厂房结构单通道振动信号盲源分离研究。并且利用稀疏分量算法得到了源信号的真实估计，进而计算出了各振源对振

5、动的贡献率，为复杂环境下水电站厂房振源的判别提供了一种新方法。关键词：机组与厂房，源数估计，盲源分离，稀疏分量，贡献率IABSTRACTWiththeincreasingoflargehydropowerstations,thesingle-machinecapacityandthephysicaldimensioncontinuetoincrease,thestructuralstiffnessoftheunitandthepowerhouseisrelativelyreduced,andthevibrationis

6、becomingmoreandmoreintense.Therearemanyfactorsthatcausethevibrationofthepowerhouseofhydropowerstation,themainvibrationsourcesaremechanical,hydraulicandelectromagnetic.Thispaperreliesontheprototypevibrationdataofanundergroundpowerhouseofalargehydropowerstation,th

7、evibrationsourceofeachpartisresearchedbytraditionalsignalanalysismethodandblindsourceseparationmethod,themaincontentsandconclusionsaresummarizedasfollows:（1）Thecombinedvibrationtestofunitandpowerhousestructurewascarriedoutforalargehydropowerstation,thevibrations

8、ignalsareprocessedbythetraditionaltimedomainandfrequencydomainanalysismethods,andtheprimaryandsecondaryvibrationsourcesofeachpartarefoundout.（2）Accordingtothecoupling