风电机组传动系统运行稳定性劣化趋势预测方法研究

【摘要】：大型旋转机电设备安全稳定运行对经济和社会具有重要影响，保障其安全稳定运行的研究工作具有重要意义，也是国内外学者面临的重要课题。风电机组是一种典型的大型旋转机械，其传动系统由稳定运行状态劣化为非稳定状态有一个发展变化的过程，大部分劣化发展趋势依存于时间历程。若能够对传动系统运行稳定性劣化趋势进行有效预测，揭示劣化发生、发展直至恶化的演变过程，则有利于实施预知维护，避免恶性事故发生，为保障系统安全稳定运行提供科学手段。 本论文以风电机组为研究对象，对其传动系统运行稳定性劣化趋势预测方法开展了深入的研究，主要研究内容及创新点有： (1)研究风电机组传动系统运行稳定性劣化信息预处理方法，提出基于Birgé-Massart阈值的小波变换模极大值弱信息预处理算法。该算法利用信号和噪声在多尺度空间中的小波变换模极大值随尺度增大所具有的不同传播特性，采用Birgé-Massart惩罚策略获取阈值，调节阈值获得小波分解各尺度上合适的模极大值点序列，增强获取信号突变点的能力，解决运行稳定性劣化进程中早期劣化特征信息微弱，稳定性劣化特征往往被变工况等非劣化信息淹没的问题。实验验证表明，该信号预处理方法能够凸显状态特征信息，获得较小的均方根误差以及较高的信噪比，能够进行设备状态特征弱信息的预处理。 (2)研究高阶累积量劣化特征提取方法，提出基于敏感性、趋势性、差异性、一致性判断特征提取方法的趋势预测适用性的方法，解决变工况、非平稳运行状态下，劣化特征与变工况等非劣化特征耦合难以分离，以及劣化趋势预测研究中特征提取方法的选择缺少理论依据的问题。传动系统多种劣化类型下不同劣化程度状态的实验结果表明，该方法可对不同特征提取方法分离劣化特征的性能进行有效分析。 (3)提出“1.5维谱频带能量均值”的概念，提出基于“1.5维谱频带能量均值”的隐马尔可夫运行稳定性劣化趋势预测方法。融合1.5维谱和四阶累积量对角切片谱特征提取方法获取多种劣化类型下不同劣化程度状态的运行稳定性劣化特征向量，建立风电机组传动系统多种劣化类型模型，诊断传动系统的劣化类型，根据频带能量均值对具体劣化类型下状态的劣化程度进行量化，获得劣化程度量化区间，建立运行稳定性劣化的状态序列，应用隐马尔可夫模型对劣化状态进行趋势预测研究。开展工业现场风电机组实验验证，结果表明，该方法能够揭示设备运行稳定性劣化的趋势，可以作为确定系统运行状态以及判断系统劣化趋势的依据。 (4)提出基于“劣化演化矩阵”的风电机组传动系统运行稳定性劣化状态评价方法，定义稳定性劣化均值、稳定性劣化方差等状态劣化趋势的表征参数。面向风场风机实际运行状态，进行基于该评价方法的实验验证，结果表明该方法可以准确描述稳定运行状态劣化为非稳定运行状态的劣化演化过程，能够对设备实际运行状态进行有效评价。 【关键词】：风电机组传动系统 稳定性劣化 高阶累积量 特征提取 HMM 趋势预测 状态评价
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目录9-13
• 第1章 绪论13-23
• 1.1 课题研究背景与意义13-16
• 1.1.1 课题来源13
• 1.1.2 课题研究的背景13-15
• 1.1.3 课题研究的意义15-16
• 1.2 国内外研究现状16-20
• 1.3 主要研究内容及总体框架20-23
• 第2章 基于BIRGé-MASSART 阈值的状态特征弱信息预处理方法研究23-37
• 2.1 引言23
• 2.2 状态特征弱信息预处理方法的基本原理23-26
• 2.2.1 信号的奇异性分析23-24
• 2.2.2 状态特征弱信息预处理方法的基本原理24-26
• 2.3 Birgé-Massart 惩罚策略下的阈值确定方法26
• 2.4 状态特征弱信息预处理方法的实现26-28
• 2.4.1 预处理方法的基本思想26-27
• 2.4.2 预处理算法27-28
• 2.5 仿真验证28-30
• 2.6 实验验证30-35
• 2.6.1 实验设备与实验数据的采集30-32
• 2.6.2 预处理结果与讨论32-35
• 2.7 本章小结35-37
• 第3章 运行稳定性劣化的高阶累积量特征提取方法研究37-72
• 3.1 引言37
• 3.2 高阶累积量的基本理论37-41
• 3.2.1 高阶累积量的定义38-39
• 3.2.2 高阶累积量和高阶矩的转换关系39-40
• 3.2.3 高阶累积量的性质40-41
• 3.3 高阶累积量谱的基本理论41-44
• 3.3.1 高阶累积量谱的定义41
• 3.3.2 高阶累积量谱的性质41-44
• 3.4 1.5 维谱运行稳定性劣化特征提取方法研究44-48
• 3.4.1 1.5 维谱的定义及性质分析44-47
• 3.4.2 1.5 维谱的实现算法47-48
• 3.5 四阶累积量对角切片谱运行稳定性劣化特征提取方法研究48-51
• 3.5.1 四阶累积量对角切片谱的定义及性质分析48-50
• 3.5.2 四阶累积量对角切片谱的实现算法50-51
• 3.6 高阶累积量对角切片谱劣化特征提取性能的实验研究51-71
• 3.6.1 实验设备51-52
• 3.6.2 实验方案及实验数据的采集52-58
• 3.6.3 特征提取方法的劣化特征提取性能分析58-70
• 3.6.4 特征提取方法的趋势预测适用性讨论70-71
• 3.7 本章小结71-72
• 第4章 基于HMM的风电机组传动系统运行稳定性劣化趋势预测方法研究72-105
• 4.1 引言72
• 4.2 马尔可夫链的基本理论72-75
• 4.2.1 马尔可夫链的基本概念72-73
• 4.2.2 马尔可夫链的类型73-75
• 4.3 隐马尔可夫模型的基本理论75-78
• 4.4 HMM 的基本算法78-83
• 4.4.1 前向—后向算法78-80
• 4.4.2 Viterbi 算法80-81
• 4.4.3 Baum-Welch 算法81-83
• 4.5 HMM 的类型及其拓扑结构83-87
• 4.5.1 按观测变量分类83
• 4.5.2 按照马尔可夫链形状分类83-85
• 4.5.3 其他类型的 HMM85-86
• 4.5.4 HMM 的拓扑结构86-87
• 4.6 HMM 的算法实现问题87-90
• 4.6.1 初始模型的选取87
• 4.6.2 算法下溢问题的处理87-89
• 4.6.3 多观测值序列输入问题89-90
• 4.7 基于 HMM 的运行稳定性劣化趋势预测方法研究90-96
• 4.7.1 预测方法的基本思想与预测流程90-92
• 4.7.2 运行稳定性劣化类型的诊断方法92-94
• 4.7.3 运行稳定性劣化趋势预测方法94-96
• 4.8 工业现场实验验证96-104
• 4.8.1 实验设备96-97
• 4.8.2 实验方案及实验数据的采集97-98
• 4.8.3 实验数据的特征提取98-100
• 4.8.4 预测结果与讨论100-104
• 4.9 本章小结104-105
• 第5章 风电机组传动系统运行稳定性劣化状态的评价方法研究105-119
• 5.1 引言105
• 5.2 劣化演化矩阵的建立105-108
• 5.3 运行稳定性劣化程度的表征参数研究108-111
• 5.4 运行稳定性劣化状态的评价方法研究111-113
• 5.5 基于现场实验数据的运行稳定性劣化状态的评价研究113-118
• 5.5.1 风电机组传动系统劣化演化矩阵的建立113-114
• 5.5.2 风电机组传动系统运行稳定性劣化程度的表征参数114-116
• 5.5.3 风电机组传动系统运行稳定性劣化状态的评价116-118
• 5.6 本章小结118-119
• 结论与展望119-122
• 结论119-120
• 创新点120
• 展望120-122
• 参考文献122-131
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单131-133
• 致谢133

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

基于高阶累积量的水声噪声检测与识别    周越,杨杰,胡英

小波变换模极大去噪法在无线电引信信号处理中的应用    李月琴;栗苹;闫晓鹏;陈慧敏;

卧螺离心机实时监测与故障自愈系统研究    马波,马日红,江志农,高金吉

基于小波包惩罚函数的烟机振动信号软阈值降噪    陈涛;徐小力;王少红;

爆破震动信号模极大值小波消噪方法的改进    徐学勇;程康;

基于小波变换模极大值的信号去噪方法研究    张玉新;滕桂法;赵洋;李阅历;马建斌;

故障自愈工程研究(英文)    高金吉;马波;江志农;

非线性相位耦合的切片谱分析方法    张严,王树勋

一种改善小波变换模极大值重构信号的整体变分方法    刘朝山,张维强,邱迎锋,刘光斌

一种基于小波变换模极大值的估计Lipschitz指数新方法    连可;王厚军;龙兵;

滚动轴承的性能退化特征提取及评估方法研究    潘玉娜

基于耦合隐马尔可夫模型的滚动轴承故障诊断与性能退化评估研究    肖文斌

旋转机械的测试信号分析及隐马尔科夫模型应用研究    李宁

Huntington法在代表名额连续分配问题中的应用    吴文权,谢科

数学建模方法的研究    周桂如;

层次模糊综合评价法在校园环境质量评价中的应用    杜世平;汪建;马文彬;

陕西省西安市城市水景空间植物景观分析评价    李鹏飞;杨晓曼;

高致病性禽流感SI传播模型研究    李艳丽;周洁萍;方立群;龚建华;

基于GIS的典型喀斯特地区土地适宜性评价模型的构建——以贵州省福泉市为例    欧业宁;周忠发;符辉;

渔业资源开发的动态优化模型    马辉;王统鹤;

辽宁人工增雨试验区最大连续降水量变化分析    杨旭;高杰;杨青;田广元;陈刚;胡伟;

基于AHP和CRITIC方法的水资源综合效益模型    袁合才;辛艳辉;

加权马尔可夫链在泰安地区年降雨量预测方面的应用    王洋;吴家阳;王敏;

基于CGHMM的轴承故障音频信号诊断方法    陆汝华;杨胜跃;樊晓平;

小波包—矢双谱分析及其在齿轮箱故障诊断的应用研究    巩晓赟;左长青;韩捷;雷文平;

200MW汽轮发电机组低频振动的试验分析    李贵三;张伟;魏伟;汪冰;席平原;

含不平衡-碰摩-基础松动耦合故障的转子-滚动轴承系统非线性动力响应分析    陈果;

爆破振动信号小波分析和分形机理研究    龙源;晏俊伟;徐全军;高振儒;娄建武;周春华;

转子系统裂纹故障诊断研究    罗跃纲;张松鹤;吴斌;闻邦椿;

基于自适应递归LPA-ICI的图像去噪算法    赵振磊;耿则勋;王兰;闫兆婵;

基于三阶累积量的LMS算法及在系统辨识中的应用    赵知劲;

循环平稳信号的流形矢量估计及盲波束形成    周雷;张贤达;

转子故障加速度信号的全谱分析    吴峰崎;孟光;

模态域信号处理在水声中的应用    李关防

水下被动目标瞬态特征检测技术研究    刘文海

Falls Lake水库水质的数值模拟研究及分析    李杰

可修复模型的系统分析    陶有德

基于粒子滤波的跟踪方法研究    宋越明

软件和信息服务业竞争力评价指标体系研究    赵枫

数学形态学在机械故障诊断中的应用研究    沈路

主动声呐海底混响信号的合成方法研究    郭熙业

机械传动系统关键零部件故障预测技术研究    曾庆虎

工作转速下大型转子系统碰摩二次故障耦合振动特性的研究    施俊侠

地层中米氏旋回识别研究    袁学旭

基于全矢高阶谱的故障诊断方法及其应用研究    李朋勇

基于全矢谱的旋转机械轴振与瓦振关系研究    赵国卿

基于平衡计分卡的研究型大学教师教学业绩评价体系研究    时代

基于谱相关的通信和雷达信号识别方法研究    游文婷

基于MIKE和GIS洪水风险计算的应用研究    姜俊厚

时差法超声波流量计数据处理方法的研究    王慧

跳远起跳对膝关节损伤的数值模拟研究    黄波

高速铁路对运输通道的影响研究    陈金玉

西坑口滑坡现场监测与治理效果分析    孙志彬

小波变换模极大去噪法在无线电引信信号处理中的应用    李月琴;栗苹;闫晓鹏;陈慧敏;

基于小波变换的奇异性检测在发动机连杆轴承故障诊断中的应用    贺银芝,沈松,刘正士,应怀樵

基于免疫算法的故障诊断技术研究    许宝杰;徐小力;吴国新;谷玉海;

基追踪在齿轮损伤识别中的应用    冯志鹏;朱萍玉;刘立;张文明;

深井开采微震活动容量维D_f变化特征    王春来;吴爱祥;刘晓辉;李瑞;吉学文;

基于小波包惩罚函数的烟机振动信号软阈值降噪    陈涛;徐小力;王少红;

多讲话者汉语单字识别    陈锡先;王立健;

现代装备智能自修复技术    徐滨士,张伟,刘世参,马世宁,许一

小波变换在信号降噪中的应用及MATLAB实现    朱来东;廉小亲;江远志;

爆炸地震效应的时频分析    林大超,施惠基,白春华,张奇

基于非线性转子动力学的水轮发电机组振动机理研究    黄志伟

HMM动态模式识别理论、方法以及在旋转机械故障诊断中的应用    冯长建

基于时—频分析的虚拟式旋转机械特征分析仪系统的研究    郭瑜

虚拟式旋转机械特征分析仪系统的研究与应用    杨炯明

故障诊断中信息熵特征提取及融合方法研究    谢平

经验模态分解理论与应用研究    孙晖

汽车主减速器振动信号非线性特征研究    庞茂

秦氏模型虚拟仪器及VMIDS开发系统的研究    尹爱军

参数化时频信号表示研究    邹红星

周期平稳类机械故障信号分析方法研究    杨建文

基于全信息的智能诊断方法及其应用研究    潘玉娜

基于小波变换的转子系统动静部件碰摩故障诊断技术研究    夏文静

小波变换在转子故障诊断中若干问题的研究    龚海鹏

德纳前端装载机传动系统    吴蔚;

机床传动系统的扭转振动    盛伯浩

吊车、车辆走行传动系统实现柔性化的理论和依据    王书林;王林;夏冰;郭景满;王开瑞;罗玉华;

朗格:传奇的芝麻链传动系统    

传动系统布置型式和速度波动    杨珏,张文明,宁晓斌

机械爬楼装置的传动系统方案研究    李笑,李瑰贤,赵永强,陈晶

车辆差速静液传动系统应用特性分析    程振东,贾会星,田晋跃

回流式无级自动变速传动系统设计方法研究    孙冬野;迮素芳;秦大同;

力士乐液压风扇传动系统:让发动机保持理想温度    云清;

冷却圆筒传动系统分析与改造    陈爱平;肖阳;

传动系统柔性化理论依据    王书林;崔文好;

化灰机传动系统安装工艺研究    史文胜;

精密空气静压导轨组件传动系统的设计与分析    龙威;赵彬;

机车传动系统扭转-轮对纵向耦合振动分析    姚远;张红军;罗赟;金鼎昌;

车辆传动系统旋转部件扭振固有特性测试方法研究    赵克刚;姚伟浩;

静液传动系统模型参考自适应控制仿真分析与试验研究    陈宝瑞;李和言;孙涛;

DMGH传动系统的特点及探讨    贺元成;罗旭东;冯彦宾;郑自求;

某型活塞发动机的发电机传动系统改进    王斌;

二次调节静液传动系统分段PID转速控制及其试验研究    姜继海;曹健;高维忠;

机械传动系扭振通用模型研究    尹华兵;邵朋礼;程瑞廷;

为城轨列车装上“中国心”    本报记者 唐克军 本报通讯员 王凤金

上推后传动系统配套出口船    通讯员 张华

北车青岛四方所科研成果打破国外垄断    王凤金

斯维奇公司5兆瓦传动系统在海装风电近海机组成功运行    MEB记者 天怡

Romax推出风机大兆瓦传动系统    记者 陆宇

工程船传动系统成杭齿新亮点    金小萍

TFE开发机载传动系统新技术    晓文

GKN计划扩展在华业务    记者 赖瑛

英国GKN传动系统部加快中国拓展    肖燕

东安集团直升机传动系统研制结硕果    张晓薇

双速卷扬机多流传动系统动力学建模及动态性能分析    林超

大型风电机组传动系统状态退化的振动特征研究    谷泉

大间隙磁力传动系统驱动性能研究    许焰

汽车螺旋锥齿轮传动耦合非线性振动研究    王立华

风电机组传动系统运行稳定性劣化趋势预测方法研究    蒋章雷

城市公交静液传动系统节能分析    孙俊伟

基于虚拟样机的旋转平台传动系统的动力学分析    周泉

数控伺服压力机传动系统特性分析及其结构实现研究    苏敏

行星齿轮机构传动系统动态优化设计与研究    张海峰

步进链传动系统的动力学仿真研究    许立新

二次调节静液传动系统及控制性能研究    曹辉

液压机械无级传动系统及控制仿真研究    鲁峣

二次调节静液传动系统控制的研究    余文霞

仓储物流设备静压传动系统的研究与开发    李伟荣

面向冗余驱动的空间切换传动系统相关技术研究    李伟超