基于风机振动信号的齿轮失效特征研究

发布时间：2024-03-18 18:23

　　风力发电一直是宁夏回族自治区重点发展的特色产业,随着装机量的逐年增加,自治区累积装机容量已经达到万兆瓦级别。然而,巨大装机量的背后是出质保期后风机故障停机概率的持续增加,风电齿轮箱的维修成本不断提高,大大制约着风电场效益的增加。为了及时发现齿轮早期的失效状态以进行再制造修复,对风电齿轮箱中的齿轮进行状态监测和失效特征提取。首先,本文针对自治区装机量较大1.5MW的风机齿轮箱,从振动产生的机理入手,结合齿轮的啮合过程,研究了风电齿轮箱中齿轮断齿、点蚀、磨损的振动特点,进而分析了不同失效类型在时域和频域的特征差异产生的原因。重点研究了利用振动监测数据进行齿轮失效特征的提取方法,为自治区各型号风机齿轮的失效特征匹配提供基础依据。其次,对采集的风电齿轮箱振动数据,采用小波消噪的方法处理振动信号中噪声干扰的问题,进行了噪声消除;并制定了对低转速和高转速下小波参数的选择标准,以达到快速消噪的目的;然后,对消噪后的振动数据从时域和频域的角度进行了分析,获得了不同转速下幅值和特征频率的变化特点,确定了齿轮箱发生断齿、点蚀、磨损时的时域频域变化,确定了齿轮发生点蚀、磨损时的时频谱的变化特征,为其他型号齿...

【文章页数】：56 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２－１风电机组齿轮箱失效比例??从图中可以看到，在风电机组齿轮箱各部件发生故障时，轴承发生故障的占比最高，为４８％，??

会使机组零部件受到一定程度的冲击，而且如果存在齿轮的加工、装配和后期维护不当等原因，??会增加机组各零部件发生失效的几率。其中，齿轮箱作为动力传递的关键部件，其内部零件能否??正常高效运行关系到风电机组的发电效率。图２－１为风电机组齿轮箱各零部件失效发生占比。??齿轮箱损坏类型故....

图２－２渐开线直齿轮啮合图??当齿轮正常时，从轮齿开始接触直至两个轮齿分离，每对齿轮的啮合刚度变化都是相同的，??

齿轮的啮合过程伴随着一定程度的弹性变形，轮齿从开始接触进入啮合到齿面分离脱出啮合??所受载荷经历了由小逐渐增大，到一定值又逐渐减小，刚度也随之变化。通常将单级齿轮简化成??质量－弹簧－阻尼系统，如图２－３所示，其振动方程为??图２－３单级齿轮啮合振动简化模型??ＭＪｃ（ｔ）?＋?....

图２－３单级齿轮啮合振动简化模型??ＭＪｃｔ＋?Ｃｘｔ＋?ｋｔｘｔ＋?Ｅ＝Ｗ（２－１）??

??图２－２渐开线直齿轮啮合图??当齿轮正常时，从轮齿开始接触直至两个轮齿分离，每对齿轮的啮合刚度变化都是相同的，??而当发生不同类型的失效时，啮合线经过失效位置时，会带来啮合刚度的改变，从而使振动信号??呈现不同的特征。??２．１．２齿轮振动机理??齿轮的啮合过程伴随着一定程度....

图２－６齿轮偏心??当齿轮发生平稳型失效时，在啮合过程中会发生随转频周期性变化的位移误差，它会与系统??

当齿轮发生平稳型失效时，在啮合过程中会发生随转频周期性变化的位移误差，它会与系统??参数、啮合刚度ｋ（ｔ）作用产生激励，从而会引起齿轮啮合频率及其倍频的调制边频带。发生平稳??型失效时的频谱如图２－７所示［４２］。??Ａ?ｕ??Ｊ?｜＿Ｌ?Ｊ＿１?ｌＬ?Ｉ?ｉ?Ｉ?Ｉ?ｌ?Ｉ?Ｉ....

本文编号：3931630