基于单通道盲分离算法的大型风电机组早期机械故障诊断

【摘要】由于大型风力发电机组工作的条件比较恶劣，而且运行时通常不是长时间稳定地处于一种载荷工况，而是随着风、电网、温度等条件的变化而不断的进行调整，因此机组的传动链所传递的载荷是不断变化的，这就会对传动链上的各个零部件提出一定的可靠性要求：一是零部件质量的可靠性，二是当零部件出现早期损伤时，能够及时的发现，以便作到故障的早发现早处理。对于第一点与设计和制造有关，本文不作讨论，这里只讨论第二种情况。当风电机组出现故障时，故障零部件通常会产生具有一定特征的振动信号。但是在故障初期，这种故障特征并不明显。同时由于在风机运行时，许多零部件都会发出振动和噪音，振动传感器拾取信息时难免会受到强信号和噪声信号的影响,例如润滑和散热系统的运作、偏航和变桨机构的动作、电气系统的运行和发电机的励磁振动等，这些强信号和噪音之间还会互相干扰形成复杂的背景噪音，使早期故障特征振动信号湮没于背景噪音，提取真实准确的信息比较困难。同时，盲源分离算法对噪声很敏感，当利用该算法直接对混叠信号进行分离时，会造成很大的误差或得出错误的结论。因此，对采集到的振动信号进行盲分离前的强信号的去除以及降噪，对提高信噪比就显得尤为重要。本文采用自相关方法和EEMD方法对采集的信号进行降噪；采用扩展多虚拟通道FastIca技术进行强信号分离；针对诊断领域中的单通道信号难以应用盲源分离方法的难点，采用EEMD-FastIca技术，可以满足盲源分离（BSS）算法的多入多出（MIMO）条件，实现信号的盲分离。这种方法的优点是既不必先知道源信号的数量，也不必先了解信号的产生和传递的参数，就能实现采集的信号中的各数据得盲分离；该方法可以提取风电机组传动链中的早期信号特征，提高了诊断的效率和准确性。为了验证方法的有效性，本文先通过仿真实验模拟出风电机组机械系统中的典型振动信号，并用上述方法分别进行分析测试，以确定其可以有效地分离信号。机组的增速箱分离出特征振动信号；通过对佳木斯风电场采集的数据进行分析，诊断和分析一台1.5MW级风力发电机组的轴流风机散热器的早期故障信号，验证该方法在风电机组振动信号处理的有效性和基于EEMD-FastIca算法和强信号去除的虚拟通道盲分离方法及其扩展算法适用风电机组信号的处理、预测机械系统的早期故障。
【作者】孟强；
【导师】陈长征；
【作者基本信息】沈阳工业大学，机械设计及理论，2013，博士
【关键词】风电机组；盲分离；整体经验模式分解；早期预测；自相关降噪；

【参考文献】
[1]周旭.内蒙古呼伦贝尔地质公园地质遗迹资源特征与评价[D].中国地质大学（北京）,地理学,2014,硕士.
[2]董玉霞.基于S2SH框架的实验室管理系统的设计与实现[D].厦门大学,软件工程,2014,硕士.
[3]成放.东莞市社工服务评估体系研究[D].吉林大学,社会工作,2013,硕士.
[4]孙伟.污染物的微生物降解动力学及定量结构性质关系预测的新概念、新算法研究[D].湖南大学,2004.
[5]欧阳新峰.高模量沥青混合料在调坡路面中的应用研究[D].长安大学,交通运输工程,2014,硕士.
[6]向慧.2型糖尿病患者抑郁状况调查及心理干预研究[D].贵州师范大学,基础心理学,2004,硕士.
[7]彭姿.我国证券经纪业务创新战略研究[D].湖南大学,2003.
[8]邓小力.薄层外推相关分析法[J].石油地球物理勘探,1994,S1:93-97+173.
[9]王金杰.基于独立集求解图着色问题[D].华中科技大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[10]李云山.买卖合同中风险负担制度研究[D].华东政法学院,法律,2003,硕士.
[11]汤爱中.水源地水质评价及预测方法研究[D].浙江大学,2013.
[12]刘文霞,张建华,刘念,张力欣.基于商业化组件的配电网智能规划平台设计与实现[J].电力系统自动化,2008,12:48-51+67.
[13]李光雷.siRNA靶向干扰APE1基因对脑胶质瘤细胞增殖与凋亡的影响[D].辽宁医学院,外科学,2012,硕士.
[14]朱素华.特高拱坝快速施工关键技术及其在溪洛渡工程上的应用[D].清华大学,水利工程（专业学位）,2013,硕士.
[15]胡碧惠.沼泽红假单胞菌（Rhodopseudomonas palustris）CQV97铁载体的初步研究[D].华侨大学,微生物学,2013,硕士.
[16]刘鸣,邵诚.异步电动机的自抗扰控制器及其参数整定[J].控制与决策,2003,05:540-544.
[17]陆宇杰.中文微博情感分析及其应用[D].华东师范大学,情报学,2013,硕士.
[18]宋建毅.基于CY-VMC850型加工中心的虚拟数控加工系统的构建[D].山东大学,机械工程（专业学位）,2012,硕士.
[19]曹学云.河南省三级综合医院临床护士分层次使用体系研究[D].新乡医学院,护理学,2012,硕士.
[20]王姗姗.浅析《奥兰多》中超越性别的爱恋—朱迪斯·巴特勒的性别操演式解读[D].首都师范大学,英语语言文学,2014,硕士.
[21]王建民,娄国焕,郝成.冶金竖炉烧结温度的仿真与控制[J].冶金自动化,2004,05:47-49+53.
[22]刘伦亿.湖南晶鑫科技竞争环境分析与战略研究[D].湖南大学,工商管理,2003,硕士.
[23]孟鑫.基于改进免疫遗传算法的桥式起重机主梁优化设计[D].中北大学,机械工程,2014,硕士.
[24]李晓岚.Intranet网络在矿山中的应用[J].矿业快报.2004(08)
[25]姜久功.论监狱人民警察个人权益和执法权力的保障[D].山东大学,法律（专业学位）,2013,硕士.
[26]陈俊莉.我国证券内幕交易监管的法律问题研究[D].北方工业大学,经济法学,2004,硕士.
[27]白静.试析水墨人物画的“写”与“实”[D].首都师范大学,美术,2014,硕士.
[28]周林娜,张庆灵,杨春雨.T-S模糊系统的局部稳定[J].控制与决策,2007,06:622-625.
[29]赵立彬.大连市交通口岸局所属企业人力资源规划研究[D].大连海事大学,2003.
[30]姜丽娟.张良英教授学术思想总结及防治滑胎的临床研究[D].云南中医学院,中医妇科学（专业学位）,2011,硕士.
[31]李立文.钢绞线网片—聚合物砂浆加固RC梁抗剪性能试验研究[D].华侨大学,结构工程,2014,硕士.
[32]王惠.探析图形设计中创意思维的挖掘[D].沈阳师范大学,美术学,2014,硕士.
[33]李文婷.环上的软同余和模糊软同余[D].西北大学,计算数学,2014,硕士.
[34]赵杰.基于风电监测记录设备上位机软件的设计与实现[D].北京交通大学,电路与系统,2013,硕士.
[35]肖怡.《零售学》实验教学中存在的问题及改进思路[J].广东省经济管理干部学院学报,2002,02:84-86.
[36]谢春,刘玉柱,董良国,杨积忠.伴随状态法初至波走时层析[J].石油地球物理勘探,2014,05:877-883+819.
[37]秦涛.电动PZT挤压光纤式偏振控制器的研制[D].北京交通大学,2014.
[38]张晓莹.白沙枇杷种质资源表型性状与遗传评价[D].南京农业大学,果树学,2011,硕士.
[39]纪宁宁.高中数学化归思想及其实践研究[D].河北师范大学,学科教学,2014,硕士.
[40]郭娜.福建地产枇杷叶的化学品质评价[D].福建中医药大学,中药学（专业学位）,2014,硕士.
[41]王静.鲁苏粤浙沪低碳化产业发展水平比较研究[D].山东师范大学,人口、资源与环境经济学,2013,硕士.
[42]张敏.基于移动机器人视觉的道路异物检测方法研究[D].沈阳理工大学,检测技术与自动化装置,2012,硕士.
[43]彭米林.HIV Vpr通过上调miR-122表达促进丙型肝炎病毒RNA复制及其蛋白合成[D].中南大学,临床医学,2014,博士.
[44]李锋.面向数据挖掘的隐私保护方法研究[D].上海交通大学,2008.
[45]刘晓峰.造纸法再造烟叶原料及浆料的性能研究[D].华南理工大学,制浆造纸工程,2014,硕士.
[46]王茜,周彬,段广仁.输入饱和系统的离散增益调度控制及其在在轨交会中的应用[J].自动化学报,2014,02:208-218.
[47]巨玲玲.合球运动对大学生心理健康影响的实验研究[D].河北师范大学,体育教学,2012,硕士.
[48]林竹.基于软件无线电的通用位同步器研究与实现[D].北京化工大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[49]查燕燕.腮腺癌术后不同放疗计划剂量学的比较[D].苏州大学,肿瘤学（专业学位）,2013,硕士.
[50]杨芳.吉林省民生经济发展研究[D].吉林财经大学,应用统计,2013,硕士.