基于运行数据的风电机组故障诊断的研究
发布时间：2021-11-19 01:18
随着风电产业的快速发展,风电场的运行和维护问题已经成为了风电场及众多学者所关注的问题。SCADA系统记录了风电机组关键部件的实时运行状态信息,通过数据挖掘和预测分析实现风电机组运行状态在线监测及故障诊断是降低运维费用的有效途径。首先,本文介绍了风电机组的结构,通过图示说明了风机各子系统的运行原理、常见故障及其原因。在此基础上,介绍了风电机组SCADA系统的功能、组成及监测数据,并针对现有SCADA系统数据量大,但缺少对有效信息的挖掘和利用的局限,指出了本文研究的意义。其次,针对故障发生率较高的齿轮箱滚动轴承问题,首先选取基于马氏距离优化的非线性状态估计（Nonlinear State Estimate Technology,NSET）方法对齿轮箱滚动轴承运行状态进行预测。在此基础上,采用变分模态分解（Variational Mode Decomposition,VMD）算法作为齿轮箱滚动轴承的故障诊断方法,通过对VMD方法的原理以及模态分解个数的确定方法进行介绍,并选取某实验室的齿轮箱滚动轴承故障数据进行分析,利用分析结果说明VMD方法可有效对齿轮箱滚动轴承的故障进行识别。最后选取某风...
【文章来源】：华北电力大学河北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?２００６－２０１７年全国新增和累计风电装机容量??近年来大型海上风电建设规划也相继启动，风电产业正在由粗放式发展向??
我国具有开发潜力巨大的丰富风能资源［１］。截至２０１７年底，我国风力??发电新增加的装机容量达到了?１９．０４ＧＷ，约占全球新增风电市场３６．２％份额，??累计装机容量１８７．７３ＧＷ，约占全球风电市场３４．８１％份额［２］。图１－１给出了?２００６??年至２０１７年中国新增风电装机容量和累计风电装机容量数据统计。??中国新増和累计风电装机容量（２００６－２０１７）??２０００００??１８０００）??１６００００?疆??１４０００）?■??＿?１２０００）??１０００ＣＸ）??＾?８００００?．?Ｉ??＾?８００００?Ｉ?！?．?］?Ｉ?．?｜?；???．．?．１?ｌｌ?｜｜?．１?ｂＩ?ｂＩ?ｌｌ?ＩＩ?Ｉ??２００６?２００７?２００８?２００９?２０１０?２０１１?２０１２?：?２０１３?２０１４?２０１５?２０１６?２０１７??■ｔｒｉｆ／ＭＷ?１２８８?３３１１?６１５４?１３８０３?１８９２９?１７６３０?１２９８０?１６０８９?２３１９６?３０７５３?：?２３３２８?１９０４０??■累计／ＭＷ?２５３７?５８４８?１２００２?２５８０５?４４７３４?６２３６４?７５３２４?９１４１３１１４６０９１４５３６２１６８６Ｏ）１８７７３０??图１－１?２００６－２０１７年全国新增和累计风电装机容量??近年来大型海上风电建设规划也相继启动，风电产业正在由粗放式发展向??精细化、集约化、数字化方向发展转变，这无疑给风电设备制造业带来了巨大??的机遇和挑战［３］。我国从１９９５年开始发展风电产业至今２３年，而风电机组一??般设计寿命为２０？２５年
２．１风电机组子系统??风力发电技术自诞生以来，不断创新和完善，从最初的小型风力机发展到??大型并网风力机。当前存在的风电机组的型号和种类多种多样。根据结构分类，??可分为变速箱型和直驱型两大类［３５］。直驱型风电机组的风轮直接与同步发电??机相连，没有齿轮箱，减少了故障的发生。同时，直驱型风电机组因为没有齿??轮箱，导致其具有发电机转速较低、转矩较大等缺点，并且其体积和重量较大，??成本较贵，难以达到全功率整流逆变。变速箱型风电机组的低速风轮通过齿轮??箱与高速发电机连接。其发电机体积和重量较小，同时制造成本也较低，故当??前大部分地区使用的是变速箱型风电机组进行发电［３６］。??大型水平轴风电机组主要由风轮、变桨系统、机舱、齿轮箱、偏航系统、??制动系统、发电机、电气变频系统、主控系统、传感器（ｓｅｎｓｏｒ）、液压系统、塔??架和地基等子系统组成［３７］。??当风通过风电机组时，推动风机叶片旋转，将风的动能转化为机械能。控??制原理如图２－１所示：??
【参考文献】：
期刊论文
[1]风力发电机组齿轮箱温度抑制的研究[J]. 陈子新,赵子丰,丛智慧,许晓峰,衣丽葵. 沈阳工程学院学报(自然科学版). 2018(02)
[2]浅谈金风1.5MW安全链及改进的探讨[J]. 刘贵星,张艳锋,李杰. 中国设备工程. 2017(15)
[3]我国大型并网风电机组的发展现状和趋势[J]. 沈德昌. 太阳能. 2017(06)
[4]基于小波-能量谱分析的风电机组齿轮箱故障诊断方法研究[J]. 陈捷,孙炎平,邓春,白恺,潘裕斌,马越,杨伟新,亢涵彬. 华北电力技术. 2017(03)
[5]基于双线性观测器的双馈风电机组变流器功率管开路故障诊断[J]. 赵洪山,程亮亮. 电力自动化设备. 2017(03)
[6]基于SCADA系统的风电变桨故障预测方法研究[J]. 肖成,刘作军,张磊. 可再生能源. 2017(02)
[7]基于LMD和MED的滚动轴承故障特征提取方法[J]. 周士帅,窦东阳,薛斌. 农业工程学报. 2016(23)
[8]齿轮传动系统故障诊断技术的研究进展[J]. 王靖岳,王浩天,郭立新. 机械传动. 2016(08)
[9]海上风电是风电产业未来的发展方向——全球及中国海上风电发展现状与趋势[J]. 闵兵,王梦川,傅小荣,赵婵. 国际石油经济. 2016(04)
[10]双馈风电机组与永磁直驱机组对比分析[J]. 蔡梅园,陶友传,刘静,杜炜. 风能. 2016(01)
硕士论文
[1]风电机组状态监测与故障预测方法研究[D]. 张艳霞.华北电力大学 2016
[2]风力发电机组齿轮箱振动故障分析方法研究[D]. 关宁.华北电力大学 2015
[3]风力发电机的整机故障诊断[D]. 杨静懿.东华大学 2014
[4]我国风力资源分布及风电规划研究[D]. 宋婧.华北电力大学 2013
[5]风电机组发电机故障分析诊断[D]. 徐颖剑.华北电力大学 2013
[6]基于振动的旋转风力机叶片损伤识别研究[D]. 张俊苹.哈尔滨工业大学 2012
本文编号：3503993
【文章来源】：华北电力大学河北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?２００６－２０１７年全国新增和累计风电装机容量??近年来大型海上风电建设规划也相继启动，风电产业正在由粗放式发展向??
我国具有开发潜力巨大的丰富风能资源［１］。截至２０１７年底，我国风力??发电新增加的装机容量达到了?１９．０４ＧＷ，约占全球新增风电市场３６．２％份额，??累计装机容量１８７．７３ＧＷ，约占全球风电市场３４．８１％份额［２］。图１－１给出了?２００６??年至２０１７年中国新增风电装机容量和累计风电装机容量数据统计。??中国新増和累计风电装机容量（２００６－２０１７）??２０００００??１８０００）??１６００００?疆??１４０００）?■??＿?１２０００）??１０００ＣＸ）??＾?８００００?．?Ｉ??＾?８００００?Ｉ?！?．?］?Ｉ?．?｜?；???．．?．１?ｌｌ?｜｜?．１?ｂＩ?ｂＩ?ｌｌ?ＩＩ?Ｉ??２００６?２００７?２００８?２００９?２０１０?２０１１?２０１２?：?２０１３?２０１４?２０１５?２０１６?２０１７??■ｔｒｉｆ／ＭＷ?１２８８?３３１１?６１５４?１３８０３?１８９２９?１７６３０?１２９８０?１６０８９?２３１９６?３０７５３?：?２３３２８?１９０４０??■累计／ＭＷ?２５３７?５８４８?１２００２?２５８０５?４４７３４?６２３６４?７５３２４?９１４１３１１４６０９１４５３６２１６８６Ｏ）１８７７３０??图１－１?２００６－２０１７年全国新增和累计风电装机容量??近年来大型海上风电建设规划也相继启动，风电产业正在由粗放式发展向??精细化、集约化、数字化方向发展转变，这无疑给风电设备制造业带来了巨大??的机遇和挑战［３］。我国从１９９５年开始发展风电产业至今２３年，而风电机组一??般设计寿命为２０？２５年
２．１风电机组子系统??风力发电技术自诞生以来，不断创新和完善，从最初的小型风力机发展到??大型并网风力机。当前存在的风电机组的型号和种类多种多样。根据结构分类，??可分为变速箱型和直驱型两大类［３５］。直驱型风电机组的风轮直接与同步发电??机相连，没有齿轮箱，减少了故障的发生。同时，直驱型风电机组因为没有齿??轮箱，导致其具有发电机转速较低、转矩较大等缺点，并且其体积和重量较大，??成本较贵，难以达到全功率整流逆变。变速箱型风电机组的低速风轮通过齿轮??箱与高速发电机连接。其发电机体积和重量较小，同时制造成本也较低，故当??前大部分地区使用的是变速箱型风电机组进行发电［３６］。??大型水平轴风电机组主要由风轮、变桨系统、机舱、齿轮箱、偏航系统、??制动系统、发电机、电气变频系统、主控系统、传感器（ｓｅｎｓｏｒ）、液压系统、塔??架和地基等子系统组成［３７］。??当风通过风电机组时，推动风机叶片旋转，将风的动能转化为机械能。控??制原理如图２－１所示：??
【参考文献】：
期刊论文
[1]风力发电机组齿轮箱温度抑制的研究[J]. 陈子新,赵子丰,丛智慧,许晓峰,衣丽葵. 沈阳工程学院学报(自然科学版). 2018(02)
[2]浅谈金风1.5MW安全链及改进的探讨[J]. 刘贵星,张艳锋,李杰. 中国设备工程. 2017(15)
[3]我国大型并网风电机组的发展现状和趋势[J]. 沈德昌. 太阳能. 2017(06)
[4]基于小波-能量谱分析的风电机组齿轮箱故障诊断方法研究[J]. 陈捷,孙炎平,邓春,白恺,潘裕斌,马越,杨伟新,亢涵彬. 华北电力技术. 2017(03)
[5]基于双线性观测器的双馈风电机组变流器功率管开路故障诊断[J]. 赵洪山,程亮亮. 电力自动化设备. 2017(03)
[6]基于SCADA系统的风电变桨故障预测方法研究[J]. 肖成,刘作军,张磊. 可再生能源. 2017(02)
[7]基于LMD和MED的滚动轴承故障特征提取方法[J]. 周士帅,窦东阳,薛斌. 农业工程学报. 2016(23)
[8]齿轮传动系统故障诊断技术的研究进展[J]. 王靖岳,王浩天,郭立新. 机械传动. 2016(08)
[9]海上风电是风电产业未来的发展方向——全球及中国海上风电发展现状与趋势[J]. 闵兵,王梦川,傅小荣,赵婵. 国际石油经济. 2016(04)
[10]双馈风电机组与永磁直驱机组对比分析[J]. 蔡梅园,陶友传,刘静,杜炜. 风能. 2016(01)
硕士论文
[1]风电机组状态监测与故障预测方法研究[D]. 张艳霞.华北电力大学 2016
[2]风力发电机组齿轮箱振动故障分析方法研究[D]. 关宁.华北电力大学 2015
[3]风力发电机的整机故障诊断[D]. 杨静懿.东华大学 2014
[4]我国风力资源分布及风电规划研究[D]. 宋婧.华北电力大学 2013
[5]风电机组发电机故障分析诊断[D]. 徐颖剑.华北电力大学 2013
[6]基于振动的旋转风力机叶片损伤识别研究[D]. 张俊苹.哈尔滨工业大学 2012
本文编号：3503993
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