Page 106 - 水利学报2021年第52卷第4期

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图 7 测试集样本综合劣化指标

表 3 时域统计指标计算公式
指标 计算公式 指标说明
N
平均值 X ˉ = 1 å x ( ) t 机械振动的平衡点位置，描述信号的稳定分量
N
i
i = 1
N 2
标准差 C = N 1 å( x - X ˉ ) 反映波形数据的离散程度
i
s
i = 1
max ( ) - min( )
X
X
脉冲指标 C = 反映振动信号中的冲击特征
f X ˉ
N
1 å( x - X ˉ ) 3
N i
C = i = 1
偏度指标 w 3 反映振动信号的非对称性
æ N 2 ö
ç 1 å( x - X ˉ ÷ )
ç N i ÷
è i = 1 ø
N
1 å( x - X ˉ ) 4
N i
峭度指标 C = i = 1 2 反映振动信号中的冲击特征
q
N
æ 1 2 ö
ç å( x - X ˉ ÷ )
i
è N i = 1 ø
明用综合劣化指标进行异常状态预警是可靠的。（3）从指标突变程度来看，综合劣化指标的突变程度
最大，最能反映劣化严重程度，从而引起工作人员注意。各指标突变程度按照下式计算：
| INv - INv |
∆INv = | | n n - 1 | | × 100% （16）
| INv n - 1 |
式 中 ， INv 为 第 n 个 样 本 的 指 标 值 ， INv n - 1 为 第 n-1 个 样 本 的 指 标 值 。 综 合 劣 化 指 标 的 ∆INv 为
n
268.09%，平均值的 ∆INv 为 3.91%，标准差的 ∆INv 为 55.59%， 脉冲指标的 ∆INv 为 26.52%， 偏度
指标的 ∆INv 为 87.42%，峭度指标的 ∆INv 为 29.61%。
由以上结论可知，综合劣化指标与常用时域统计指标相比具有显著优势。为进一步说明综合劣
化指标的实用性，本文将其与传统频谱法进行对比。对测试集中部分样本进行 FFT 得到其频谱如图 9
所示。
从图 9 可以看出，故障特征频率为主要是 6f ，12f ，18f 及其谐波。文献［20］将（0.18 ~ 0.2）f ，
0 0 0 0
f
（1/6 ~ 1/2） ，1 f ，2f 和 3f（f 为转频）频段分量信号的能量作为特征进行故障识别，由此可知，对本
0 0 0 0 0
文案例若采用文献［20］的方法则无法准确识别故障。
综上，综合劣化指标能有效评价机组健康状态，比常用时域统计指标更明显地反映出劣化趋势
和劣化程度，且比基于频谱法的水电机组故障诊断实用性更强。

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