LabVIEW開(kāi)發(fā)高壓配電設(shè)備振動(dòng)信號(hào)特征提取與模式識(shí)別

礦用高壓配電設(shè)備是井下供電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，肩負(fù)著井下供配電和供電安全的雙重任務(wù)，其工作狀態(tài)直接影響著井下供電系統(tǒng)的安全性和可靠性。機(jī)械故障占配電總故障的70%。因此，機(jī)械故障診斷對(duì)配電非常重要。機(jī)械故障診斷可以通過(guò)多種機(jī)械參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，包括三相動(dòng)觸點(diǎn)振動(dòng)信號(hào)、閉合線圈電流和動(dòng)觸點(diǎn)行程等。動(dòng)觸點(diǎn)的三相振動(dòng)信號(hào)是一個(gè)重要的參數(shù)。常規(guī)信號(hào)處理方法包括傅里葉變換、短期能量法、幅域分析和相關(guān)性分析等。但是它們處理非線性信號(hào)的能力越來(lái)越差。瞬態(tài)信號(hào)由來(lái)自高壓配電設(shè)備的許多非平穩(wěn)振動(dòng)信號(hào)疊加。傳統(tǒng)方法無(wú)法有效提取信號(hào)中的有用信息，而具有良好時(shí)頻定位特征的小波包變換可應(yīng)用于瞬態(tài)或時(shí)變信號(hào)分析。通過(guò)希爾伯特變換可以提取瞬時(shí)信號(hào)的包絡(luò)，并進(jìn)一步量化振動(dòng)信號(hào)狀態(tài)的歸一化能譜。

為了克服小波包變換在高頻頻段頻率性能差、低頻段時(shí)間性能差的問(wèn)題，小波包頻率部分可以通過(guò)多級(jí)分區(qū)帶進(jìn)一步細(xì)分。根據(jù)信號(hào)的特性，信號(hào)頻譜可以自適應(yīng)地劃分為適當(dāng)?shù)念l段，進(jìn)一步劃分頻譜窗口以提高信號(hào)的分辨率。

機(jī)械故障不僅會(huì)導(dǎo)致沖擊和振動(dòng)信號(hào)漂移，還會(huì)導(dǎo)致時(shí)域波形幅度峰值的一些變化。為了提取不同的幅度，可以使用希爾伯特變換來(lái)獲得每個(gè)三節(jié)點(diǎn)重建信號(hào)。這種變換可以使負(fù)頻分量偏移+90°，正頻率分量偏移?90°，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)部和虛部之間的相互約束傳遞函數(shù)。

振動(dòng)信號(hào)的每個(gè)頻率分量都增強(qiáng)了或抑制了故障，這意味著振動(dòng)信號(hào)的某些頻率分量可能會(huì)衰減，而其他頻率分量可能會(huì)增加。與正常振動(dòng)信號(hào)相比，能量在同一頻段內(nèi)分布明顯不同，即頻段內(nèi)信號(hào)能量的每個(gè)分量都包含豐富的故障信息。因此，能量是向量結(jié)構(gòu)特征值元素的有效參數(shù)。

沖擊波在配電設(shè)備結(jié)構(gòu)中傳播、衰減、折射、反射復(fù)雜。因此，傳感器監(jiān)測(cè)點(diǎn)將同時(shí)檢測(cè)到不同振動(dòng)波形之間的巨大差異。機(jī)械振動(dòng)波形由一系列不同頻率的不同振幅變化的正弦波組成。振動(dòng)幅度與沖擊力成正比，頻率和衰減特性與配電設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)有關(guān)。

正常振動(dòng)信號(hào)和故障振動(dòng)信號(hào)在時(shí)域上沒(méi)有顯著差異。故障和具體變化不能僅通過(guò)時(shí)域分析來(lái)確定。因此，每個(gè)信號(hào)的特定頻率特性分析也是必要的。

信號(hào)?分析?對(duì)于高壓?配電?設(shè)備?的?機(jī)械?故障?診斷?至關(guān)重要，?而?LabVIEW具有?強(qiáng)大?的?數(shù)據(jù)?分析?能力。LabVIEW?中基于小波包變換的歸一化能譜方法結(jié)合模式識(shí)別算法?KNN?已被驗(yàn)證用于配電設(shè)備的機(jī)械故障診斷。

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