Hilbert-Huang变换在水轮发电机组振动评估中的应用

摘要

水轮发电机组的运行要求具有极高的可靠性、安全性和稳定性.稳定性是机组工作性能中的一项重要指标,对其评价主要通过衡量机组的振动水平来进行.因此,本文从振动角度出发,针对水轮发电机组的振动特点,采用Hilbert-Huang变换分析机组振动原因,从而对机组的振动状态进行评估. 本文基于水轮发电机组在线监测和信号处理国内外现状,讨论了水轮机发电机组振动评估的方法和主要内容,接着简单分析了水轮发电机组的振动特性和故障特征,然后对文中采用的信号分析方法Hilbert-Huang变换的基本理论进行了介绍,给出了Hilbert-Huang变换的流程图,随后着重讨论了Hilbert-Huang变换存在的几个典型问题,如端点效应问题、分解终止条件的选择以及局部均值的求解方法等,并对其进行了改进,仿真实例验证了该方法的有效性.最后对大峡电站2＃机组进行振动测试和分析,应用Hilbert-Huang变换对大峡电站2＃机组的开机过程、停机过程和稳态过程中机组各部位振动信号进行分析,对机组的振动状态进行了简单评估. 通过采用Hilbert-Huang变换对水轮发电机组振动进行评估,为机组的安全经济运行提供了一个状态依据,同时也证明了Hilbert-Huang变换在分析非平稳信号方面的有效性,为水轮发电机组的振动问题研究打开了一个新的思路.

目录

文摘

英文文摘

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1绪论

1.1选题的意义

1.2水轮发电机组在线监测、信号处理国内外现状

1.3水轮发电机组振动评估的方法和主要内容

1.3.1水轮发电机组振动评估的方法

1.3.2水轮发电机组振动评估的主要内容

1.4本文内容和结构安排

2水轮发电机组振动与故障特征

2.1水轮发电机组振动分类

2.2水轮发电机组振动机理与故障特征

2.2.1水力因素

2.2.2机械因素

2.2.3电气因素

2.2.4常见水轮发电机组振动故障特征

2.3水轮发电机组的振动故障识别方法

2.3.1由振动频率识别振动原因

2.3.2由振动部位识别振动原因

2.3.3由振动试验识别振动原因

2.4水轮发电机组振动的特点

2.4.1水轮发电机组振动的复杂性

2.4.2水轮发电机组振动的耦联性

2.5本章小结

3 Hilbert-Huang变换的基本理论

3.1瞬时频率

3.2固有模态函数

3.3 EMD方法

3.4 Hilbert谱

3.5仿真应用

3.6 Hilbert-Huang变换总的流程图

3.7本章小结

4 Hilbert-Huang变换存在的问题及改进

4.1 EMD中的端点效应和分解终止标准问题

4.1.1 EMD中的端点效应问题

4.1.2分解终止问题

4.1.3仿真比较

4.2局部均值求解

4.2.1上下包络法

4.2.2自适应时变滤波法

4.2.3极值域均值模式分解法

4.2.4改进的极值域均值模式分解

4.2.5几种方法的仿真比较

4.3本章小结

5水轮发电机组振动信号测试及分析

5.1大峡电站2#机组振动测试

5.1.1大峡电站2#机组基本信息

5.1.2振动信号测试

5.1.3大峡电站2#机组振动评价标准

5.2大峡电站2#机组振动分析

5.2.1开机过程分析

5.2.2停机过程分析

5.2.3稳态过程分析

5.2.4分析小结

5.3本章小结

6结论与展望

致谢

参考文献

附录一开机过程机组各部位振动分析图

附录二停机过程机组各部位振动分析图

附录三稳态过程机组各部位振动分析图

在校学习期间发表的论文