Результати аналізу залежності коефіцієнтів взаємокореляції вібраційних процесів гідроагрегату від його навантаження

Abstract

Досліджено залежності коефіцієнтів взаємокореляції, які використовуються як вагові коефіцієнти штучної нейроподібної мережі, від навантаження гідроагрегату. Необхідність застосування такої мережі пояснюється виключною складністю гідроагрегату як динамічної гідроелектромеханічної системи і практичною неможливістю математичного опису залежності віброакустичного сигналу від усіх чинників, які викликають вібрацію. Тому має сенс розглядати гідроагрегат як «чорну скриньку», тобто моделювати не його структуру, а зовнішнє функціонування. Вхідною інформацією для штучної нейроподібної мережі є амплітудно-частотно-часові спектри (АЧЧС) вібросигналів.

Вагові коефіцієнти визначаються для кожної смуги частот АЧЧС і визначають важливість урахування вейвлет-коефіцієнтів смуг частот вібросигналів в рівні вірогідності кожного нейрона.

Показано ефективність визначення вагових коефіцієнтів як коефіцієнтів взаємокореляції смуг частот АЧЧС вібросигналів, одночасно отриманих від різних сенсорів. Для цього гідроагрегат спрощено можна представити як відносно стаціонарну розподілену квазілінеаризовану нерозривну пружну систему зі змінними у просторі коефіцієнтами жорсткості. Іще однією особливістю гідроагрегату є дія на нього просторово рознесених нескомпенсованих механічних сил різної природи, амплітуди та векторного напрямку, що змінюються у функції часу довільним чином. У зв’язку зі стохастичним характером збуджувальних нескомпенсованих сил гідроагрегат можна вважати стохастичною системою, тому існують взаємокореляційні зв’язки між реакціями вібросигналу у різних точках досліджуваної електричної машини. Цілком адекватною можна вважати гіпотезу про те, що використання коефіцієнтів взаємокореляції вібросигналів між рознесеними у просторі вузлами гідроагрегату разом з їх миттєвими амплітудами дозволить отримати масив даних, що міститиме у собі інформацію не лише про амплітуду збурювальних впливів, а й їх просторову локалізацію, що може бути з доволі високою імовірністю пов’язана з причинами їх виникнення.

There has been investigated the dependence of cross-correlation coefficients, which are used as weight coefficients of artificial neurosimilar networks, on hydrounit power.

There has been carried out the analysis of results of a correlation method of definition of weight factors artificial neurosimilar networks intended for diagnosing of defects hydrounits.

The necessity of application of such network is substantiated by exclusive complexity of the hydrounit as dynamical hydroelectromechanical system and practical impossibility of the mathematical description of dependence vibrating signals on all factors which cause vibration. Therefore it makes sense to consider the hydrounit as «a black box», that is to model not its structure, and external functioning. The entrance information for artificial neurosimilar networks are peak-time-and-frequency spectrum (PTFS) of vibrating signals.

Weight factors are for each strip of frequencies PTFS and define importance of the account of wavelet-coefficients of strips of frequencies vibrating signals in level of reliability of every neuron.

There has been shown the efficiency of definition of weight factors as cross-correlation coefficients of strips of frequencies PTFS of vibrating signals, simultaneously received from different sensor controls. For this purpose it is possible to present the hydrounit simplified as rather stationary distributed quasilinear indissoluble elastic system with variables in rigidity. Another feature of hydroelectric generator will be operating on it spatially set in space factors of uncompensated mechanical forces of different nature, amplitude and vectorial direction that arbitrarily change in time. In connection with stochastic character of excitant uncompensated forces a hydroelectric generator can be considered the stochastic system; therefore there are intercorrelation connections between the reactions of vibrosignal in the different points of the prospected electric machine. It is possible fully adequate to count a hypothesis that application of coefficients of intercorrelation of vibrosignals between set in space knots of hydroelectric generator together with their instantaneous amplitudes will allow to get the array of data, containing information not only about amplitude of excitant influences, but also their spatial localization, that can be with large probability related to reasons of their origin.

Исследованы зависимости коэффициентов взаимокорреляции, которые используются как весовые коэффициенты искусственной нейроподобной сети, от нагрузки гидроагрегата.

Необходимость применения такой сети объясняется исключительной сложностью гидроагрегата как динамичной гидроэлектромеханической системы и практической невозможностью математического описания зависимости виброакустического сигнала от всех факторов, которые вызывают вибрацию. Поэтому имеет смысл рассматривать гидроагрегат как «черный ящик», то есть моделировать не его структуру, а внешнее функционирование. Входной информацией для искусственной нейроподобной сети являются амплитудно-частотно-временные спектры (АЧВС) вибросигналов.

Весовые коэффициенты находятся для каждой полосы частот АЧВС и определяют важность учета вейвлет-коэффициентов полос частот вибросигналов в уровне достоверности каждого нейрона.

Показана эффективность определения весовых коэффициентов как коэффициентов взаимокорреляции полос частот АЧВС вибросигналов, одновременно полученных от разных сенсоров. Для этого гидроагрегат упрощено можно представить как относительно стационарную распределенную квазилинеаризованую неразрывную упругую систему с переменными в пространстве коэффициентами жесткости. Еще одной особенностью гидроагрегата будет действие на него пространственно разнесенных нескомпенсированых механических сил разной природы, амплитуды и векторного направления, которые произвольно изменяются во времени. В связи с стохастическим характером возбуждающих нескомпенсированных сил гидроагрегат можно считать стохастической системой, поэтому существуют взаимокорреляционные связи между реакциями вибросигнала в разных точках исследуемой электрической машины. Вполне адекватной можно считать гипотезу о том, что применение коэффициентов взаимокорреляции вибросигналов между разнесенными в пространстве узлами гидроагрегата вместе с их мгновенными амплитудами позволит получить массив данных, содержащий информацию не только про амплитуду возбуждающих влияний, но и их пространственную локализацию, что может быть с большой вероятностью связана с причинами их возникновения.