基于阵列传声器的风力发电机组故障诊断方法研究

发布时间：2017-03-19 10:07

  本文关键词：基于阵列传声器的风力发电机组故障诊断方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着能源日益匮乏、环境污染严重等问题的出现,人类急需一种清洁、绿色的新能源,因此风能逐渐成为全世界关注的重点,风力发电行业由此得到大力发展。为此我国详细设定了中长期规划,规划中明确提出要大力开展对大型风力发电设备的研究工作,因此风电行业得到了快速发展。在风力发电行业快速发展之际,风力发电机组巨大的维修与养护资金迫使整个风电场的经济利益受损,阻碍了整个行业的快速向前发展。因此,如何快速有效的对风力发电机组的故障做出检测和诊断,从而降低维修与养护的成本,是整个行业面临的一个难题。为此本文对风电机组的故障检测与诊断方法展开了研究,分析了目前国内外的研究现状,并提出应用传声器阵列实现远程、非接触的风电机组故障诊断方法。本文为了减少研究的工作量,加快论文的完成进度,仅以风电机组中的齿轮箱作为研究对象。之所以会选择齿轮箱也是考虑到,它是故障的高发部件,并且其故障造成的停机维修时间最长,经济成本最高。本文主要的故障诊断方法是:首先在风机塔底布置传声器阵列实时采集齿轮箱发出的声音信号,并获得声音信号频谱图,然后借助小波包分析方法,将每种风电机组故障频谱图的特征提取出来,并建立特征向量,最后以特征向量作为数据样本,训练SVM模型及故障识别。本文还根据故障诊断方法开发出基于Labview平台的故障诊断系统,并在某风场进行现场试验,结果表明该系统是行之有效的。
【关键词】：风力发电机组 齿轮箱 故障诊断 传声器阵列
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-12
• 1.1 选题背景和意义8
• 1.2 风电机组故障诊断方法的研究现状8-9
• 1.3 基于声信号的风电机组故障诊断基本流程9-10
• 1.4 本文的主要研究内容10-12
• 第二章 风力发电机组基本结构与典型故障12-21
• 2.1 风电机组的基本结构和工作原理12-13
• 2.2 风电机组常见故障情况分析13-17
• 2.3 风电机组中齿轮箱的常见故障种类17-20
• 2.3.1 风电机组中齿轮箱故障产生机理17
• 2.3.2 齿轮常见故障形式17-20
• 2.4 本章小结20-21
• 第三章 声学基础及传声器阵列设计21-29
• 3.1 声学基础21-22
• 3.1.1 声波21
• 3.1.2 平面波与球面波21
• 3.1.3 近场和远场21-22
• 3.1.4 振动信号与声学信号的关系22
• 3.2 传声器阵列设计22-28
• 3.2.1 传声器阵列概述22
• 3.2.2 传声器阵列的阵型设计22-25
• 3.2.3 传声器阵列的算法设计25-28
• 3.3 本章小结28-29
• 第四章 基于小波包分析的故障信号特征提取29-34
• 4.1 小波包分析基本原理29-31
• 4.1.1 小波包定义29-30
• 4.1.2 小波包分解30-31
• 4.1.3 小波包分解与重构算法31
• 4.2 小波包分解层数的选取31
• 4.3 小波基函数的选择31-32
• 4.4 小波包能量特征提取32-33
• 4.5 本章小结33-34
• 第五章 基于支持向量机的故障模式识别34-41
• 5.1 线性可分支持向量机34-36
• 5.2 广义线性支持向量机36-38
• 5.3 非线性支持向量机38-39
• 5.4 支持向量机的核函数39
• 5.5 交叉验证寻求最优参数39
• 5.6 多分类支持向量机的故障诊断39-40
• 5.7 本章小结40-41
• 第六章 风电机组故障诊断系统设计41-52
• 6.1 虚拟仪器的发展41
• 6.2 系统硬件设计41-43
• 6.2.1 传声器的选择42
• 6.2.2 基于PXI平台的数据采集系统42-43
• 6.3 系统程序设计43-48
• 6.3.1 采集模块43-44
• 6.3.2 数据存储模块44-45
• 6.3.3 数据分析模块45
• 6.3.4 故障诊断模块45-48
• 6.4 人机界面设计48-51
• 6.4.1 传声器标定界面48
• 6.4.2 声压信号采集界面48-49
• 6.4.3 小波包能量特征提取界面49
• 6.4.4 基于SVM故障诊断界面49-51
• 6.5 本章小结51-52
• 第七章 实验验证52-57
• 7.1 设备搭建52
• 7.2 数据采集52-55
• 7.3 结果分析55-56
• 7.4 本章小结56-57
• 第八章 总结与展望57-58
• 8.1 总结57
• 8.2 展望57-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-60

  本文关键词：基于阵列传声器的风力发电机组故障诊断方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：255899