【摘要】：風(fēng)能是現(xiàn)代社會(huì)最重要的可再生能源之一,風(fēng)機(jī)葉片是捕獲風(fēng)能并將其轉(zhuǎn)化為電能的主要裝置。由于我國商業(yè)風(fēng)場(chǎng)安裝的各種風(fēng)機(jī)暴露于惡劣的自然環(huán)境中,承受著高頻變化的機(jī)械載荷,經(jīng)歷著各種極端天氣的侵蝕,風(fēng)機(jī)葉片極易產(chǎn)生各種故障;再加上一些不合理的設(shè)計(jì)工藝和材料選擇等因素的影響,這些故障如果不及時(shí)處理,很快在短時(shí)間內(nèi)就會(huì)形成事故,給整個(gè)風(fēng)場(chǎng)的運(yùn)行帶來極大的經(jīng)濟(jì)損失,因此對(duì)風(fēng)機(jī)葉片表面故障的及時(shí)檢測(cè)和分析顯得尤為重要。目前,我國風(fēng)機(jī)葉片表面故障總體來分主要是裂紋和腐蝕性面兩大類。本課題使用無人機(jī)對(duì)風(fēng)機(jī)葉片表面的各種故障進(jìn)行采集成像,通過相應(yīng)的圖像處理算法對(duì)采集的圖像進(jìn)行了去運(yùn)動(dòng)模糊化、消除噪聲、圖像增強(qiáng)、圖像分割、特征提取和故障分類等操作,及時(shí)檢測(cè)了葉片表面故障的區(qū)域和類別。相比傳統(tǒng)的人工檢測(cè)方法更加方便、快捷、安全;與現(xiàn)在流行的各種傳感器檢測(cè)方法相比,省去了傳感器的安裝和供能等方面的工作。本課題主要研究工作如下:1、分析了目前全球風(fēng)能發(fā)展現(xiàn)狀,詳細(xì)介紹了風(fēng)機(jī)葉片表面的各種故障和形成原因,通過對(duì)比闡述了各種檢測(cè)方法的優(yōu)劣,提出了基于無人機(jī)獲取圖像的風(fēng)機(jī)葉片表面故障的檢測(cè)與分析方案;2、認(rèn)真考慮了風(fēng)機(jī)運(yùn)行的環(huán)境特征,仔細(xì)分析了無人機(jī)的主要構(gòu)造以及飛行控制原理,制定了一套風(fēng)機(jī)葉片故障圖像采集方案;結(jié)合無人機(jī)成像特點(diǎn),設(shè)計(jì)了一套采集圖像清晰化預(yù)處理研究方案,為后續(xù)的圖像分析提供了保障;3、提取了故障圖像幾何、紋理、灰度,三大類特征,建立了一個(gè)12維度的特征池,結(jié)合“維度災(zāi)難”理論進(jìn)行了特征選擇性降維研究,并采用常規(guī)分類器進(jìn)行了驗(yàn)證;4、構(gòu)建了一套基于孿生支持向量機(jī)的偏二叉樹分類系統(tǒng),極大的解決了部分故障分類困難的問題;同等條件下,將分類準(zhǔn)確率提升為92.5%,分類效率也得到了極大提升。
【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】：2019
【分類號(hào)】：TP391.41;TK83
【圖文】：

1.2 風(fēng)機(jī)葉片表面常見故障狀態(tài)的形成分析c) 2017 年全球新裝機(jī)容量前 10 名和裝機(jī)總量前 10 名c)Global top 10 new installed capacity and cumulative capacity2017圖 1-1 2001-2017 年全球風(fēng)電發(fā)展?fàn)顩r[1]Fig.1-1 Global wind power development in the past 2001-2017 years[1]

圖 1-2 風(fēng)電機(jī)組各組成部分故障率Fig.1-2 Failure rate of each component of wind turbine通過對(duì)葉片定期常規(guī)檢測(cè)的結(jié)果統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，葉片表面缺陷主要有：風(fēng)機(jī)安期出現(xiàn)的斑點(diǎn)和擦痕，風(fēng)機(jī)安裝中、后期出現(xiàn)的砂眼、裂紋、邊緣腐蝕和開面涂層脫落以及惡劣天氣下的雷擊損傷和葉片結(jié)冰；一般情況下，斑點(diǎn)、擦

圖 1-3 各種風(fēng)機(jī)葉片表面缺陷圖Fig.1-3 Various fan blade surface defect images2.1 葉片斷裂g)砂眼聚集的麻面g)Corrosive pittingh)葉片結(jié)冰h)Frozen bladesi)遭受雷擊的葉片i)Leaves struck by lightning

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本文編號(hào)：2780731