风力发电机组齿轮箱振动故障分析方法研究

发布时间：2017-10-31 06:11

  本文关键词：风力发电机组齿轮箱振动故障分析方法研究

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【摘要】：作为目前可规模化开发的清洁能源,风力发电在世界范围内得到了迅猛的发展。风电场通常建造在偏远空旷的地方,工作环境相对恶劣,作为风电机组重要部件,齿轮箱内部结构复杂且载荷较大,是故障多发区域。齿轮箱的运行状况能够直接影响整个机组运行的经济性和安全性,因此齿轮箱的运行状态监测与故障诊断对风电机组相当重要。为实现对风电场齿轮箱运行状态的实时监测,需要清楚齿轮箱内部结构及运行原理,因此本文首先分析了风力发电机组目前常用的两种齿轮箱的结构特征,建立了齿轮箱振动模型,结合齿轮箱的典型振动故障特征参数分析了齿轮箱运行状态实时监测与故障诊断的方法。齿轮箱工作环境较为恶劣,采集到的振动信号中往往含有大量干扰噪声成分,为了提高齿轮箱故障诊断的可靠性,在对采集到的振动信号分析之前,一般都要先进行降噪处理,提高待分析信号的信噪比。针对传统小波降噪的不足,本文引入具有一定自适应性的二代小波,并通过仿真及实际振动数据验证了二代小波在齿轮箱振动信号降噪中的优良性能。为提高工程实用价值,本文探讨了一种可以基本覆盖齿轮箱常见典型故障类型并且稳定可靠的信号分析方法体系。文中选取了两组具有代表性的故障数据进行了仿真,实验表明通过频谱分析可得到振动信号中的故障频率成分,通过倒频谱分析及包络分析可以使故障信息更清晰,获得更多的调制信息。为了克服传统分析方法对线性稳态信号过于依赖的局限性,并且为了能够同时体现信号的时频特性,本文将HHT分析法应用到齿轮箱故障诊断中,得到了良好的诊断效果,以上各种分析方法互为补充,彼此印证,构成稳定实用的分析方法体系。最后,为了体现上述分析方法的工程实用性,将其应用到一组风电场真实振动数据的分析中,通过降噪处理、频谱、倒频谱、包络谱及HHT等方法的综合分析比较后,结合齿轮箱典型故障的振动特征,得出了高速小齿出现局部故障的结论,与现场开箱检查结果吻合。
【关键词】：齿轮箱 故障诊断 信号降噪 信号分析
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景10-13
• 1.1.1 风力发电现状10-12
• 1.1.2 风机齿轮箱故障诊断的意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-14
• 1.3 本课题研究主要内容14-16
• 第2章 风力发电机组结构及齿轮箱常见故障16-26
• 2.1 风力发电机组结构及其常见故障16-17
• 2.1.1 风力发电机组结构16-17
• 2.1.2 风力发电机组常见故障17
• 2.2 风力发电机组齿轮箱结构17-21
• 2.3 齿轮箱振动模型21-22
• 2.4 齿轮箱常见故障类型与故障振动信号特征22-24
• 2.4.1 齿轮箱常见故障22
• 2.4.2 齿轮箱故障振动信号特征22-24
• 2.5 本章小结24-26
• 第3章 振动信号降噪26-34
• 3.1 二代小波基本概念26-27
• 3.2 二代小波降噪原理27-28
• 3.3 仿真信号降噪28-31
• 3.4 工程信号降噪31-33
• 3.5 本章小结33-34
• 第4章 振动信号分析方法34-49
• 4.1 故障振动信号分析34
• 4.2 频谱分析34-39
• 4.2.1 傅里叶变换34-35
• 4.2.2 频谱变换35
• 4.2.3 频谱分析的实例35-39
• 4.3 倒频谱分析39-41
• 4.3.1 倒频谱定义39-40
• 4.3.2 倒频谱信号分析流程40
• 4.3.3 倒频谱分析的实例40-41
• 4.4 包络分析41-44
• 4.4.1 希尔伯特变换42
• 4.4.2 包络谱的实例42-44
• 4.5 HHT分析方法44-48
• 4.5.1 EMD原理44-46
• 4.5.2 HHT流程图46
• 4.5.3 HHT仿真46-48
• 4.6 本章小结48-49
• 第5章 风电齿轮箱故障诊断的工业应用49-59
• 5.1 风机数据采集49-50
• 5.2 风机齿轮箱故障诊断应用实例50-58
• 5.2.1 齿轮箱参数50-51
• 5.2.2 齿轮箱振动信号降噪与频谱分析51-53
• 5.2.3 齿轮箱振动信号倒频谱分析53-54
• 5.2.4 齿轮箱振动信号包络谱分析54-55
• 5.2.5 齿轮箱振动信号HHT分析55-58
• 5.3 本章小结58-59
• 第6章 结论与展望59-61
• 6.1 结论59-60
• 6.2 展望60-61
• 参考文献61-65
• 攻读硕士学位期间发表的论文65-66
• 致谢66-67
• 作者简介67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 高立新;汤文亮;胥永刚;殷海晨;;基于冗余第二代小波的降噪技术[J];北京工业大学学报;2008年12期

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本文编号：1121109