基于Hilbert-Huang變換的水電機(jī)組上導(dǎo)擺度信號(hào)處理的綜述報(bào)告

基于Hilbert-Huang變換的水電機(jī)組上導(dǎo)擺度信號(hào)處理的綜述報(bào)告引言水力發(fā)電是利用水能產(chǎn)生電能的一種方法。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，水電發(fā)電機(jī)組的工作效率提高了，水電站的數(shù)量也大大增加了。而在水電站的運(yùn)行過程中，導(dǎo)葉的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)水輪機(jī)的穩(wěn)定性和效率有著重要的影響。因此，對(duì)導(dǎo)葉運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和分析顯得尤為重要。而目前，基于Hilbert-Huang變換(HHT)的信號(hào)處理方法被廣泛應(yīng)用于導(dǎo)葉運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和分析。本文將綜述最近幾年來基于HHT變換的水電機(jī)組上導(dǎo)擺度信號(hào)處理的研究現(xiàn)狀和進(jìn)展。1.Hilbert-Huang變換介紹Hilbert-Huang變換是由NordenE.Huang等人于1998年提出的一種時(shí)-頻分析方法，它能夠?qū)Ψ蔷€性和非平穩(wěn)信號(hào)進(jìn)行分解和分析。HHT的基本思想是利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EmpiricalModeDecomposition,EMD)方法將信號(hào)分解成若干個(gè)固有模態(tài)函數(shù)(IntrinsicModeFunctions,IMF)，然后對(duì)各個(gè)IMF函數(shù)進(jìn)行希爾伯特變換，得到它們的時(shí)頻分布圖像——即本文中所謂的HHT分析結(jié)果。2.HHT在導(dǎo)擺度信號(hào)處理中的應(yīng)用2.1IMF分解對(duì)于一個(gè)導(dǎo)擺度信號(hào)，HHT首先需要將其分解成若干個(gè)IMF。在此過程中，需要克服以下兩個(gè)困難：（1）對(duì)于多分量混合的信號(hào)，如何判斷IMF的個(gè)數(shù)，以及如何提取出主要分量；（2）對(duì)于非穩(wěn)態(tài)信號(hào)，如何避免過分解和欠分解導(dǎo)致的分量重疊情況。為了解決這兩個(gè)困難，有學(xué)者提出了不少新方法，如累積次數(shù)分布函數(shù)法(CumulativeDistributionFunction,CDF)、偏度譜峰估計(jì)法(SkewedSpectrumPeakEstimation,SSPE)等。這些方法可以使IMF分解的結(jié)果更加準(zhǔn)確和可靠。2.2希爾伯特變換當(dāng)?shù)玫礁鱾€(gè)IMF分量后，HHT便可以對(duì)其進(jìn)行希爾伯特變換，并繪制出相應(yīng)的時(shí)頻分布圖像。這些圖像反映了導(dǎo)葉擺動(dòng)的振動(dòng)特性和頻率分布情況。在實(shí)際處理中，還需要對(duì)這些HHT分析結(jié)果進(jìn)行加窗和平滑處理，以消除噪聲和雜波的影響。常用的平滑方法包括線性加權(quán)平均法、局部加權(quán)平均法等。3.實(shí)驗(yàn)研究近年來，有諸多學(xué)者利用HHT方法對(duì)導(dǎo)擺度信號(hào)進(jìn)行分析，并取得了一些進(jìn)展。例如(1）車旭松等人[1]分析了某水電站機(jī)組導(dǎo)葉桿位移的信號(hào)，并利用HHT方法對(duì)其進(jìn)行了分析。結(jié)果顯示，該信號(hào)的主要振動(dòng)頻率為0.5~3Hz，與水輪機(jī)諧振特性吻合。同時(shí)，還發(fā)現(xiàn)這種振動(dòng)與機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)，主要由水輪機(jī)進(jìn)口壓力變化引起。(2）韋歆宇等人[2]利用希爾伯特-黃變換方法分析了某水利水電站導(dǎo)葉擺度信號(hào)，結(jié)果表明其主要頻率為1.8~5Hz，且存在明顯的周期性變化。(3）陳峰等人[3]對(duì)某滑塊水閘導(dǎo)板位移信號(hào)進(jìn)行了HHT分析，結(jié)果表明該信號(hào)主要由兩個(gè)頻率分量組成，分別為2Hz和19Hz，且存在嚴(yán)重的自激振動(dòng)現(xiàn)象。以上研究表明，HHT方法能夠有效地分析水電機(jī)組上導(dǎo)擺度信號(hào)的振動(dòng)特性和頻率分布情況，為水電站的運(yùn)行監(jiān)測(cè)和異常診斷提供了有效的手段。4.結(jié)論本文綜述了基于Hilbert-Huang變換的信號(hào)處理方法在水電機(jī)組上導(dǎo)擺度信號(hào)處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀和最新進(jìn)展。對(duì)比傳統(tǒng)的頻域分析方法，HHT方法能夠很好地處理非平穩(wěn)和非線性信號(hào)，適用范圍更廣