风力发电机组滚动轴承故障的无传感器诊断方法研究

发布时间：2017-05-16 11:14

  本文关键词：风力发电机组滚动轴承故障的无传感器诊断方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：风力发电作为一种清洁可再生的能源技术受到了世界各国的广泛关注，但由于风电系统通常安装在偏远地区，检测用传感器的安装与维护困难，使得机组的监测与诊断工作难以进行，因此，为减少损失，，保障风力发电机组长期稳定可靠的运行，需要开发一种有效简便合理的故障监测诊断方法。 滚动轴承是旋转机械设备中的关键部件，在风力发电传动链系统中起着重要的作用，同时也是整机故障的高发区域。本文通过模拟双馈风力发电系统建立试验台，以磁通密度对电信号影响的数学理论模型为基础，采用定子电流分析手段，提出一种风电机组轴承故障的无传感器诊断技术。首先在Simulink环境下，建立了一个双馈风力发电机与扭矩振动力学模型联合的仿真模型，模拟风电传动系统轴承故障在发电机定子电流信号中的动态响应过程，其次通过Hilbert变换幅值与频率的解调手段，研究此类轴承故障特征的提取方法；最后搭建风力发电故障模拟试验台，制定信号采集方案，分别对正常轴承与故障轴承发电机所产生的电信号、轴的转频信号进行采集，分析传动链滚动轴承故障发生的机理以及故障表现的信号特征，同时与仿真数据进行对比分析。 实验分析结果表明，由故障引起的扭矩波动会使发电机定子电流中产生额外的频率成分，表现为对电流信号的相位调制，滚动轴承故障时产生的定子电流信号特征与预计的故障频率及主轴转频信号特征频率大致相同，说明了无传感器故障检测法的可行性和准确性。
【关键词】：风力发电机 故障诊断 轴承故障 定子电流法检测
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM315;TH165.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景10
• 1.2 课题研究的目的和意义10-11
• 1.3 课题来源11
• 1.4 国内外风电机组故障诊断研究现状11-15
• 1.4.1 国外研究现状11-13
• 1.4.2 国内研究现状13-15
• 1.5 论文主要研究内容15-16
• 第2章 轴承故障模型及电流检测法概述16-29
• 2.1 风力发电机组基本机械结构16-17
• 2.2 滚动轴承故障模型17-19
• 2.2.1 轴承的失效形式与故障类型17-19
• 2.2.2 滚动轴承故障特征频率19
• 2.3 电流法检测滚动轴承故障理论依据19-24
• 2.3.1 转子中心径向偏移的影响20-21
• 2.3.2 扭矩变化对转子磁动势的影响21-23
• 2.3.3 磁通密度对定子电流影响23
• 2.3.4 定子电流分析法的特点23-24
• 2.4 信号处理方法24-27
• 2.5 本章小结27-29
• 第3章 风力发电系统仿真建模29-39
• 3.1 软件 MATLAB /Simulink 简介29-30
• 3.2 滚动轴承扭转受迫振动力学模型30-34
• 3.3 风力发电机仿真模型34-36
• 3.4 风力发电机轴承故障模拟仿真结果36-38
• 3.4.1 正常运行时仿真结果36-37
• 3.4.2 故障状态下仿真结果37-38
• 3.4.3 仿真结果分析38
• 3.5 本章小结38-39
• 第4章 风电机组模拟实验台搭建39-46
• 4.1 双馈异步发电机及控制系统39-40
• 4.2 风力发电系统实验台模拟方案40-43
• 4.2.1 实验台结构40-42
• 4.2.2 传动链滚动轴承故障模拟方案42-43
• 4.3 数据采集系统43-45
• 4.3.1 采集系统构成43-44
• 4.3.2 采集程序设计44-45
• 4.4 本章小结45-46
• 第5章 定子电流检测法实验台测试46-54
• 5.1 风力发电实验台模拟运行47
• 5.2 滚动轴承不同状态下实验数据对比47-53
• 5.2.1 电流信号测试结果47-51
• 5.2.2 转频信号测试结果51-53
• 5.3 本章小结53-54
• 结论54-56
• 参考文献56-61
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文61-63
• 致谢63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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  本文关键词：风力发电机组滚动轴承故障的无传感器诊断方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：370688