基于时频冲击原子分解的风力机叶片早期故障分析.pdf

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1、机械设计与制造第3期48MachineryDesign&Manufacture2016年3月基于时频冲击原子分解的风力机叶片早期故障分析甘晓晔，赵新光，陈长征z(1．辽宁科技学院机械工程学院，辽宁本溪117004；2．辽宁省振动噪声控制技术工程研究中心，辽宁沈阳110870)摘要：介绍一种自适应的基元函数选择方法，基于指定原子字典的具有冲击特性时频原子，基元函数的确定使得原有信号的原子分解即可以处理稳态正弦成分也可以处理冲击成分。有效地匹配模拟冲击信号中的冲击故障特征，且有效去除了噪声，并结合遗传算法提高了运算速度，从而在工程

2、领域更具有实用价值。最后，将该方法应用于实验风力机叶片的监测早期故障所采集到的声发射信号特征提取中，证明了该方法的工程实用性和有效性。关键词：时频冲击原子；风力机叶片；早期故障；原子分解中图分类号：TH16；TH165；TK83文献标识码：A文章编号：1001—3997(2016)03—0048—03SignalDecompositionwithWindTurbineBladeBasedonImpulseTime-FrequencyAtomGANXiao-ye，ZHAOXin-guang2，CHENChang-zheng(1．

3、CollegeofMechanicalEngineering，LiaoningInstituteofScienceandTechnology，LiaoningBenxi117004，China；2．LiaoningEngineeringCenterforVibrationandNoiseControl，LiaoningShenyang110870，China)Abstract：Inthepaperatime-frequencyatom，calledimpulsetime-frequencyatom，wh&hisusedfora

4、tomicdecompositionandsignalextractionisintroduced．Thisatomcanmatchthestablesinecomponent珊wellastheimpulsecomponentofthesignalthereforeisabletOobtainthe．Weatu~sandinformationoftheimpulsefaultoftheequipmente,~actlyandefectively．Furthermore，withgeneticalgorithmthecalcu

5、lationspeedandpracticabilityofthealgorithmareimproveKItistestifiedbycomputersimulationandconfirmedpracticallyandefectiveZybytheexperimentofextractingimpulsesignalfeaturesonsomewindturbinebladeinitialfailure．KeyWords：ImpulseTime-FrequencyAtom；WindTurbine；InitialFailu

6、re；AtomDecomposition1引言设备动态信号中的冲击成分往往是故障及内部缺陷的表征，而将冲击成分正确提取有效展现是分析其早期故障和缺陷的风力机叶片是风力机转化风能最为直接且重要的部件，而关键。所以，原子分解的时频原子字典要具有冲击特征，自适应的能否准确诊断其初期故障，是监测风力机叶片健康安全的关键问得到恰当的分解原子对获得信号的准确性和计算的整体速度有题嗍，而准确的判断早期损伤，从而从早期故障的情况下去推算较大的作用。负指数衰减正弦波常被作为表征机械系统冲击响应其事故发生的可能性，其信号获得的准确程度取决于在强大

7、的噪的时频原子，在这里也采用这种原子。再与计算量小的遗传算法声干扰下有效提取信号。风【力机叶片早期故障，例如裂纹的时频配合，因为遗传算法善于求解全局最优解，且计算速度快，从而展信号包含有大量冲击成分目，要从中获得其特征信息，就要有效的示信号特征。分析冲击信号。原子分解算法是既可以处理不平稳信号也可以对稳态信号2原子分解的算法原理有较好效果的方法，在特殊不平稳信号中有明显优势四。求每次分原子分解的意义就是将所研信号按指定字典原子逐步迭代解的最佳时频原子，即在指定范围的字典中寻找最优的原子，再使其分解。当然选择有效的字典也是十分关

8、键的步骤，由于研究采用优化方法进行求解。但是这种方法对于求全局最优解的问题的是设备的早期故障或是内部缺陷，所以选择了具有冲击特性的不能得到很好的解决。当选择较小的字典集合时，分解所得信号原子。在指定的字典中，按照某种规律自适应地选取与信号最为不能反映原始信号所包含的特征，而选