本文關(guān)鍵詞：風(fēng)機(jī)葉片損傷特征分析

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【摘要】：風(fēng)機(jī)葉片是風(fēng)機(jī)的重要組成部分,是風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能的中介媒介。在風(fēng)機(jī)系統(tǒng)正常運(yùn)行期間,復(fù)雜的外部環(huán)境會(huì)對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)成巨大的威脅,其中風(fēng)的作用是主要的威脅因素之一。當(dāng)風(fēng)的級(jí)數(shù)過大或者風(fēng)機(jī)葉片運(yùn)行處于長(zhǎng)期疲勞狀態(tài),會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)葉片折斷并可能撞擊風(fēng)機(jī)塔身,進(jìn)而可能會(huì)產(chǎn)生連鎖破壞效應(yīng)。因此本文主要研究了風(fēng)機(jī)葉片損傷狀態(tài)識(shí)別問題,提出了一種基于小波分析和獨(dú)立成分分析對(duì)風(fēng)機(jī)葉片健康監(jiān)測(cè)的方法,具體內(nèi)容如下:(1)PZT(Piezoelectric Ceramic Transducer)壓電薄膜作為傳感器的敏感元件,具有體積小、質(zhì)量輕、壓電性能好、聲阻抗低、頻響寬等特點(diǎn),在振動(dòng)測(cè)量中具有著廣泛的應(yīng)用。為提高采集風(fēng)機(jī)葉片振動(dòng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,本文將PZT傳感器作為風(fēng)機(jī)葉片健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的感知元件,介紹了其基本的工作原理;并通過改變激勵(lì)頻率來測(cè)試其性能,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示靈敏度達(dá)到了本文實(shí)驗(yàn)的要求;(2)本文提出了利用小波分析理論去除噪聲和干擾的方法。詳細(xì)介紹了小波理論、多分辯率分析以及小波閾值去噪的基本原理,并提出了一種新型閾值去噪方法。通過獲取葉片自由振動(dòng)仿真數(shù)據(jù),并在仿真數(shù)據(jù)中混入噪聲信號(hào),對(duì)比傳統(tǒng)閾值去噪與新型閾值去噪效果,可以發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的信噪比明顯提高,為有效地觀測(cè)和分析風(fēng)機(jī)葉片振動(dòng)狀態(tài)提供了一定的理論依據(jù);(3)為了更有效地提取風(fēng)機(jī)葉片損傷特征信號(hào),本文主要利用獨(dú)立成分分析理論提取監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集信號(hào)的獨(dú)立成分。介紹了獨(dú)立成分分析理論的基本算法與實(shí)現(xiàn)步驟,并通過采集健康風(fēng)機(jī)葉片的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行仿真,篩選可以明顯體現(xiàn)風(fēng)機(jī)葉片振動(dòng)信號(hào)周期特征的成分,驗(yàn)證了理論的有效性;(4)利用小波分析和獨(dú)立成分分析理論對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行處理,可以觀測(cè)到風(fēng)機(jī)葉片在振動(dòng)過程中出現(xiàn)的奇異點(diǎn)波動(dòng);通過采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)樣本的振動(dòng)頻率,分析不同振動(dòng)頻率時(shí),節(jié)點(diǎn)在整個(gè)葉片上的分布情況,可以預(yù)判葉片損傷的大體位置;(5)分別提取風(fēng)機(jī)葉片正常、表面復(fù)合材料脫落、表面裂紋以及葉尖斷裂四種工況信號(hào)的獨(dú)立分量信號(hào),在檢測(cè)樣本時(shí),計(jì)算其與風(fēng)機(jī)葉片四種不同工況信號(hào)提取獨(dú)立分量的相關(guān)系數(shù)。為了獲得更好地特征分布情況,可把求出相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值的和作為該樣本的整體特征,然后使用分類器進(jìn)行識(shí)別,就可以簡(jiǎn)單有效地診斷風(fēng)機(jī)葉片損傷的類型。通過本文提出的方法可以有效地解決風(fēng)機(jī)葉片損傷識(shí)別問題,對(duì)指導(dǎo)風(fēng)機(jī)葉片地安全運(yùn)營(yíng)具有重要意義。
【關(guān)鍵詞】：風(fēng)機(jī)葉片 特征 小波 獨(dú)立成分分析 損傷識(shí)別
【學(xué)位授予單位】：上海電機(jī)學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM315
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 研究背景及工程意義11-14
• 1.2 風(fēng)機(jī)葉片損傷識(shí)別領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-20
• 1.2.1 振動(dòng)模態(tài)分析在損傷識(shí)別方法中的研究14-15
• 1.2.2 無損檢測(cè)技術(shù)在損傷識(shí)別方法中的應(yīng)用15-19
• 1.2.3 智能結(jié)構(gòu)在損傷識(shí)別方法中的應(yīng)用19-20
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容20
• 1.4 本章小結(jié)20-21
• 第二章 基于PZT風(fēng)機(jī)葉片振動(dòng)信號(hào)采集系統(tǒng)21-32
• 2.1 壓電陶瓷傳感器21-24
• 2.1.1 壓電材料及PZT21
• 2.1.2 壓電效應(yīng)與壓電方程21-22
• 2.1.3 PZT傳感器的性能測(cè)試22-24
• 2.2 基于PZT的風(fēng)機(jī)葉片振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)24-30
• 2.2.1 PZT傳感器的等效電路24-26
• 2.2.2 風(fēng)機(jī)葉片振動(dòng)實(shí)驗(yàn)26-30
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析30
• 2.3 風(fēng)機(jī)葉片健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成及功能30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第三章 小波分析在風(fēng)機(jī)葉片振動(dòng)信號(hào)去噪中的應(yīng)用32-43
• 3.1 小波變換理論32-35
• 3.1.1 連續(xù)小波變換32-33
• 3.1.2 二帶小波變換33-34
• 3.1.3 離散小波變換34
• 3.1.4 多分辨率分析34-35
• 3.2 小波閾值去噪原理與方法35-39
• 3.2.1 小波去噪的基本原理35
• 3.2.2 小波閾值去噪閾值選取方法35-37
• 3.2.3 小波閾值去噪閾值函數(shù)的選取37
• 3.2.4 傳統(tǒng)小波閾值去噪方法的局限性37-38
• 3.2.5 改進(jìn)的小波閾值去噪方法38-39
• 3.3 仿真結(jié)果以及比較分析39-42
• 3.3.1 仿真結(jié)果39-41
• 3.3.2 輸出信噪比(SNR)和最小均方誤差(MSE)41-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第四章 基于獨(dú)立成分分析風(fēng)機(jī)葉片振動(dòng)信號(hào)特征提取43-49
• 4.1 ICA基本模型43-44
• 4.2 FASTICA的基本算法44-47
• 4.2.1 FASTICA預(yù)處理44-45
• 4.2.2 FASTICA的獨(dú)立性判據(jù)45-46
• 4.2.3 FASTICA算法原理及實(shí)現(xiàn)步驟46-47
• 4.3 仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析47-48
• 4.4 本章小結(jié)48-49
• 第五章 ICA和小波分析在風(fēng)機(jī)葉片損傷特征分析上的應(yīng)用49-64
• 5.1 風(fēng)機(jī)葉片振動(dòng)信號(hào)奇異點(diǎn)檢測(cè)49-54
• 5.2 風(fēng)機(jī)葉片振動(dòng)數(shù)據(jù)處理與模態(tài)損傷識(shí)別54-58
• 5.3 風(fēng)機(jī)葉片損傷特征提取與類型識(shí)別58-63
• 5.4 本章小結(jié)63-64
• 第六章 總結(jié)與展望64-66
• 6.1 總結(jié)64
• 6.2 展望64-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 致謝70-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果71

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1012382