基于降采样HHT的水轮机振动信号研究.pdf

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1、136西安理工大学学报JournalofXi’肌UniversityofTeelmology(2010)Vo1．26No．2文章编号：1006-4710(2010)02-0136-06基于降采样HHT的水轮机振动信号研究薛延刚，王瀚，罗兴铸，郭鹏程，白亮(西安理工大学水利水电学院，陕西西安710048)摘要：在分析水轮机振动信号特征的基础上，提出了一种基于降采样过程的HHT方法，并引入到原型水轮机振动信号分析中。该方法利用数字降采样对信号进行重采样，得到适当的采样率，再进行EMD分解提取具有明确物理意义的水轮机轴系振动模式分量信号，最后通过Hilb

2、ert谱分析来探讨基于HHT的振动状态识别方法。非最优工况下原型水轮机振动信号的实例结果表明，该方法计算简便且计算精度高。关键词：水轮机；振动；希尔伯特一黄变换；降采样；经验模态分解；本征模式分量函数中图分类号：TK312文献标志码：AInvestigationonTurbineVibrationSignalsBasedonDown·-SamplingHilbert--HuangTransformXUEYah—gang，WANGHan，LUOXing—qi，GUOPeng—cheng，BAILiang(FacultyofWaterResources

3、andHydraulicPower，Xi’anUniversityofTechnology，Xi’all710048，China)Abstract：OnthebasisofanalyzingHydro-turbinevibrationsignalcharacteristics，thispaperintroduceanewHi~ea-Huangtransformmethodbasedonthedown·-samplingintotheanalysisofvibrationsignalofaprototypeturbine．Fimt，thedown-s

4、amplingmethodisusedtoresamplethesignalsSOastoobtainappro-pilatesamplingrate．Intheend，EMDisdecomposedtoextractthehydraulicturbinevibrationmodecomponentsignalst}lexplicitphysicalmeaning．andexplorethevibrationidentificationbasedonHHTbyHSA．Ithasbeenf0undviatheanalysisofvibrationsi

5、gnalsofprototypehydro-turbineinthecaseofnon-industrialoperationthatthismethodisofsimplicityincalculationandhighaccuracy．Keywords：hydro-turbine；vibration；Hi~ea—Huangtransform(HHT)；down-sampling；empiricalmodedecomposition(EMD)；intrinsicmodefunction(IMF)随着我国水电事业的迅速发展，水电机组的安过去对振动信

6、号的研究大多是基于傅立叶变全与稳定性越来越关系到整个电力系统的运行，相换嵋或时间序列的谱分析等，这一信号谱分析的应地与其配套的在线监测和诊断系统也逐步增传统处理方法都假定信号是线性且平稳的。种种情多⋯。水轮发电机组的性能反应在其振动信号中，况表明，从工程中获得的动态振动信号，它们的平稳分析机组的振动信号找出机组的故障与缺陷是状态性是相对的、局部的，而非平稳性是绝对的、广泛监测与故障诊断系统的任务。的J。针对这种信号的处理，又出现了时频联合分水轮发电机的振动是水力、机械、电磁三者互相析方法，如短时傅立叶变换、Wigner—Ville分布、小波耦合作用

7、的结果，信号的频率成分复杂，分布频带分析等，这些方法在一定程度上很好地描述了非平宽，既有中高频的机械振动和电磁作用成分，也有低稳信号的时变特性，克服了基于傅立叶变换的缺陷，频的水力脉动成分。但同时也出现了一些局限性和困难性，例如短时傅收稿日期：2009-12-01基金项目：国家自然科学基金资助项目(50779056)。作者简介：薛延刚(1973一)，男，甘肃兰州人，博士生，研究方向为水电机组状态监测与故障诊断。E-mail：xyg3024一cn@163．COrn。罗兴铸(1962-)，男，江西泰和人，博士，教授，博导，研究方向为水力机械优化设计和水

8、电机组故障诊断。薛延刚等：基于降采样HHT的水轮机振动信号研究l37里叶变换无法回避其时频窗固定的缺陷，由于海森c，，依次