基于Hilbert-Huang變換的水電機組上導(dǎo)擺度信號處理的綜述報告

基于Hilbert-Huang變換的水電機組上導(dǎo)擺度信號處理的綜述報告引言水力發(fā)電是利用水能產(chǎn)生電能的一種方法。隨著技術(shù)的不斷進步，水電發(fā)電機組的工作效率提高了，水電站的數(shù)量也大大增加了。而在水電站的運行過程中，導(dǎo)葉的運動狀態(tài)對水輪機的穩(wěn)定性和效率有著重要的影響。因此，對導(dǎo)葉運動狀態(tài)的監(jiān)測和分析顯得尤為重要。而目前，基于Hilbert-Huang變換(HHT)的信號處理方法被廣泛應(yīng)用于導(dǎo)葉運動狀態(tài)的監(jiān)測和分析。本文將綜述最近幾年來基于HHT變換的水電機組上導(dǎo)擺度信號處理的研究現(xiàn)狀和進展。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-頻分析方法，它能夠?qū)Ψ蔷€性和非平穩(wěn)信號進行分解和分析。HHT的基本思想是利用經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(EmpiricalModeDecomposition,EMD)方法將信號分解成若干個固有模態(tài)函數(shù)(IntrinsicModeFunctions,IMF)，然后對各個IMF函數(shù)進行希爾伯特變換，得到它們的時頻分布圖像——即本文中所謂的HHT分析結(jié)果。2.HHT在導(dǎo)擺度信號處理中的應(yīng)用2.1IMF分解對于一個導(dǎo)擺度信號，HHT首先需要將其分解成若干個IMF。在此過程中，需要克服以下兩個困難：（1）對于多分量混合的信號，如何判斷IMF的個數(shù)，以及如何提取出主要分量；（2）對于非穩(wěn)態(tài)信號，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)、偏度譜峰估計法(SkewedSpectrumPeakEstimation,SSPE)等。這些方法可以使IMF分解的結(jié)果更加準確和可靠。2.2希爾伯特變換當(dāng)?shù)玫礁鱾€IMF分量后，HHT便可以對其進行希爾伯特變換，并繪制出相應(yīng)的時頻分布圖像。這些圖像反映了導(dǎo)葉擺動的振動特性和頻率分布情況。在實際處理中，還需要對這些HHT分析結(jié)果進行加窗和平滑處理，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.實驗研究近年來，有諸多學(xué)者利用HHT方法對導(dǎo)擺度信號進行分析，并取得了一些進展。例如(1）車旭松等人[1]分析了某水電站機組導(dǎo)葉桿位移的信號，并利用HHT方法對其進行了分析。結(jié)果顯示，該信號的主要振動頻率為0.5~3Hz，與水輪機諧振特性吻合。同時，還發(fā)現(xiàn)這種振動與機組運行狀態(tài)有關(guān)，主要由水輪機進口壓力變化引起。(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，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]對某滑塊水閘導(dǎo)板位移信號進行了HHT分析，結(jié)果表明該信號主要由兩個頻率分量組成，分別為2Hz和19Hz，且存在嚴重的自激振動現(xiàn)象。以上研究表明，HHT方法能夠有效地分析水電機組上導(dǎo)擺度信號的振動特性和頻率分布情況，為水電站的運行監(jiān)測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變換的信號處理方法在水電機組上導(dǎo)擺度信號處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀和最新進展。對比傳統(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，適用范圍更廣