【摘要】：水輪發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)期運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)逐漸受到各種外界影響,如機(jī)械磨損、泥沙的侵蝕、氣蝕磨損等。長(zhǎng)此以往,這些電氣或機(jī)械破壞終將導(dǎo)致發(fā)電設(shè)備的效率降低甚至發(fā)生事故,而這些破壞大部分可以通過(guò)機(jī)組的受力等產(chǎn)生的振動(dòng)來(lái)反映。在對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)數(shù)據(jù)采集中,若采用傳統(tǒng)的有線傳輸方式,存在著導(dǎo)線在水中浸泡或被導(dǎo)葉割斷的風(fēng)險(xiǎn),采用無(wú)線傳輸?shù)姆绞侥軘[脫走線的問(wèn)題。水輪發(fā)電機(jī)組這一復(fù)雜非線性系統(tǒng),同一故障不同運(yùn)行工況下,故障征兆可能不同,傳統(tǒng)基于信號(hào)處理的水輪發(fā)電機(jī)組故障診斷方法,僅僅依賴振動(dòng)信號(hào)的時(shí)頻特征進(jìn)行故障模式識(shí)別,會(huì)忽略水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行工況對(duì)振動(dòng)信號(hào)時(shí)頻特征的影響。本課題設(shè)計(jì)了水輪發(fā)電機(jī)組無(wú)線振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),并搭建了水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)故障模型,能無(wú)線傳輸振動(dòng)數(shù)據(jù)并對(duì)故障進(jìn)行快速診斷預(yù)警。首先將水輪發(fā)電機(jī)組無(wú)線振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)主要分為無(wú)線振動(dòng)傳感器采集節(jié)點(diǎn)和無(wú)線振動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)。對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì),包括了硬件選型、電路設(shè)計(jì)、RTU軟件設(shè)計(jì)等。完成水輪發(fā)電機(jī)組無(wú)線振動(dòng)監(jiān)測(cè),實(shí)現(xiàn)振動(dòng)數(shù)據(jù)采集、無(wú)線傳輸功能。其次對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)特征參數(shù)進(jìn)行特征提取和特征選擇,不僅能提高故障診斷效率,還能提升準(zhǔn)確性。本文采用快速獨(dú)立分量分析算法(FastICA),能很好的對(duì)非平穩(wěn)微弱振動(dòng)信號(hào)特征進(jìn)行提取,除去大干擾信號(hào)和強(qiáng)噪聲。并采用特征選擇過(guò)濾式中的Relief算法并結(jié)合最大最小冗余算法對(duì)特征參數(shù)進(jìn)行降維,并用支持向量機(jī)SVR進(jìn)行識(shí)別,分析特征選擇的性能。本文所提方法診斷正確率更高,時(shí)效更好,更適用于水輪發(fā)電機(jī)組的特征提取和選擇。最后采用了非線性狀態(tài)估計(jì)技術(shù)(NSET),它是一種非線性、非參數(shù)多維建模診斷方法,使用它對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模。本文應(yīng)用Matlab仿真軟件完成NSET建模并進(jìn)行故障診斷,最后對(duì)診斷結(jié)果進(jìn)行分析,驗(yàn)證了NSET模型的可行性。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM312
【圖文】：

14圖 2-1 振動(dòng)傳感器監(jiān)測(cè)點(diǎn)布局圖首先，需要對(duì)機(jī)組監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置進(jìn)行選擇，根據(jù)上一節(jié)水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)分析轉(zhuǎn)子和導(dǎo)軸承會(huì)引起機(jī)組振動(dòng)，但是不易安裝振動(dòng)傳感器。在振動(dòng)監(jiān)測(cè)安裝點(diǎn)的選擇上還要考慮監(jiān)測(cè)點(diǎn)的穩(wěn)定與安全性，傳感器安裝完畢后盡量不能隨意變動(dòng)，還應(yīng)使振動(dòng)傳感器的安裝點(diǎn)盡量靠近被測(cè)量對(duì)象。并且為了保證傳感

圖 2-3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖2.3.1 振動(dòng)數(shù)據(jù)采集功能分析由于水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行工況復(fù)雜多變，早期或潛在故障信號(hào)會(huì)被大干擾信號(hào)和強(qiáng)背景噪聲所掩蓋，這給機(jī)組振動(dòng)故障診斷帶來(lái)了巨大的難題。需要選擇合適的振動(dòng)傳感器采集振動(dòng)數(shù)據(jù)，通過(guò)濾波放大電路去除干擾信號(hào)。將數(shù)據(jù)預(yù)處理算法存入單片機(jī)中，對(duì)采集的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取和特征選擇，能很好的處理振動(dòng)數(shù)據(jù)受強(qiáng)噪聲干擾、振動(dòng)數(shù)據(jù)量過(guò)大、冗余信息過(guò)多的問(wèn)題。2.3.2 數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸功能分析（1）短程無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)，因?yàn)檎駝?dòng)傳感器與遙測(cè)終端（RTU）安裝的位置不在一起，且有一定的距離間隔，這時(shí) RTU 與傳感器裝置之間需要鋪設(shè)很長(zhǎng)的 485 總線，同時(shí)需要將電纜用 PVC 管或鋼管對(duì)總線進(jìn)行保護(hù)。這不僅增加了成本，且鋪設(shè)長(zhǎng)

3章 水輪發(fā)電機(jī)組無(wú)線振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟硬件設(shè)由于水輪發(fā)電機(jī)組所處環(huán)境復(fù)雜，傳統(tǒng)的有線傳輸數(shù)據(jù)顯得不太適用采用振動(dòng)傳感器采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，433MHZ 無(wú)線模塊短距離傳送至 RTU 的進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，再通過(guò)遠(yuǎn)程無(wú)線模塊傳輸至上位機(jī)，然后通過(guò)故障預(yù)系統(tǒng)分析當(dāng)前的故障狀況。為了得到有效的實(shí)現(xiàn)方案，需要保證現(xiàn)場(chǎng)采動(dòng)數(shù)據(jù)的可靠性和穩(wěn)定性，同時(shí)要保證經(jīng)預(yù)處理的振動(dòng)數(shù)據(jù)能夠及時(shí)地上位機(jī)。為此，本章首先提出了硬件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，接著對(duì)具體硬件型，然后進(jìn)行基本電路設(shè)計(jì)，最后詳細(xì)給出了各部分的軟件實(shí)現(xiàn)。.1 水輪發(fā)電機(jī)組無(wú)線振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體框架

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本文編號(hào)：2753756