基于嵌入式平台的风机齿轮箱故障诊断系统的研究与开发
发布时间：2021-07-17 16:11
风力发电随着传统能源的日趋紧张和新能源的兴起而备受世界各国重视,较其他的绿色能源,风电具有资源限制少、产业基础好等优点,在墨西哥湾石油泄漏和日本核危机的背景下风电必将得到更大的发展。风电总装机量得到快速发展的同时,其单机容量和成本也在不断加大,如何对风机这样昂贵的设备进行监测和维护逐渐成为新的关注点。风力发电机大多工作在环境十分恶劣的条件下,容易产生故障,其中造成停机时间最长的故障就是齿轮箱故障,出于风力发电机运行的安全性和高效性的考虑,有必要为风机齿轮箱研制一套故障诊断系统。本文在实验室条件下针对风机齿轮箱开发了一套基于嵌入式平台sbRIO的在线监测和故障诊断原型系统。风机特殊性决定了其监测诊断系统也具有一定特殊性。面对实时变化的风速,普通的故障信号处理方法无法满足非稳态信号的分析要求,本文研究了阶次分析方法如何降低速度波动带来的影响从而可以在变速过程中有效地实现故障特征提取,同时在该平台下实现了阶次分析方法并用实验验证了阶次分析相对于包络功率谱分析等传统信号分析方法更适合于风机齿轮箱的非稳态信号分析。支持向量机方法因其具有样本数量少且泛化能力强的优点,适用于风机齿轮箱的故障诊断系统...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
总体设计方案框架图
图 2 2 风力发电机结构示意图Fig.2 2 Structure of wind turbine风力发电机的叶片转速一般为 10r/m 到 20r/m，远远无法达到发求，这样就需要通过增速齿轮箱将主轴的低转速提高到发电机发速，增速齿轮箱内部是由一系列轮系组成的多级增速机构，一般齿轮系和两到三级的平行轴系，低速输入级采用行星齿轮传动，体积小、承载能力大并能降低由风速和风向的变化带来的齿轮箱优点，高速输出级采用平行齿轮系，行星轮系配合平行齿轮系可构紧凑，减小机头和齿轮箱的体积，在较小的空间下实现较大的受较大的轴向和径向力。齿轮箱典型结构如图 2 3[24]，Z2 为太阳轮，Z4 为与齿轮箱一体的内齿圈，太阳轮 Z2 和行星轮 Z3、Z，Z6 和 Z5 构成平行齿轮系一级加速，Z7 和 Z8 构成平行齿轮系轮箱经过一级行星轮系和两级平行轴轮系升速后，可以将主轴的大的倍数供发电机发电，框线以内部分为最后一级加速，其速度故障，故本实验台模拟该部分。
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文想的方法是直接监控里面的轴承和齿轮，在实际风力发电机当中，由于结工作环境的制约，轴承和齿轮的信号无法直接测得，传感器只能安装在齿上，对于一个拥有一级行星轮系和两级平行轮系齿轮箱，输入轴的轴承的信号可以反映第一级行星轮系的状态，输出轴的轴承的振动信号可以反映级轮系的状态，为能够监控第二级齿轮系和行星齿轮的状态，还需要采集轮和中间轴轴承的振动信号[23]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]风力发电系统中组合风速的建模及仿真[J]. 魏毅立,韩素贤,时盛志. 可再生能源. 2010(02)
[2]美国2008年度风能产业报告[J]. American Wind Energy Association(American Wind Energy Association,1501 M Street,NW,Suite 1000,Washington 20005,U.S.). 山西能源与节能. 2009(05)
[3]变速风力机的建模与仿真[J]. 郭永丽,吴健,温步瀛,江岳文. 福建电力与电工. 2008(03)
[4]基于过程神经网络算法的航天器非平稳随机振动时频分析[J]. 杨海,程伟,楚丽妍. 振动与冲击. 2008(01)
[5]基于阶次跟踪与伪魏格纳分布的齿轮故障诊断[J]. 康海英,栾军英,郑海起,崔清斌. 振动、测试与诊断. 2007(03)
[6]阶次包络谱在轴承故障诊断中的应用[J]. 李辉,郑海起,唐力伟. 机械强度. 2007(03)
[7]具有数据挖掘功能的电力远程监测管理系统[J]. 唐国红. 仪器仪表用户. 2007(01)
[8]混合诊断法在齿轮故障诊断中的应用[J]. 袁佳胜,冯志华. 工程机械. 2006(10)
[9]中国风力发电的发展现状和前景[J]. 李永东. 电气时代. 2006(03)
[10]工程机械故障诊断技术的研究现状与发展趋势[J]. 简小刚,张艳伟,冯跃. 中国工程机械学报. 2005(04)
硕士论文
[1]双馈感应调速风力发电机组控制系统的研究[D]. 齐晓军.内蒙古科技大学 2008
[2]600KW风力发电机组故障诊断[D]. 唐新安.新疆大学 2006
[3]变频调速异步电机模拟风轮输出特性的设计与研究[D]. 楚峥.沈阳工业大学 2006
本文编号：3288507
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
总体设计方案框架图
图 2 2 风力发电机结构示意图Fig.2 2 Structure of wind turbine风力发电机的叶片转速一般为 10r/m 到 20r/m，远远无法达到发求，这样就需要通过增速齿轮箱将主轴的低转速提高到发电机发速，增速齿轮箱内部是由一系列轮系组成的多级增速机构，一般齿轮系和两到三级的平行轴系，低速输入级采用行星齿轮传动，体积小、承载能力大并能降低由风速和风向的变化带来的齿轮箱优点，高速输出级采用平行齿轮系，行星轮系配合平行齿轮系可构紧凑，减小机头和齿轮箱的体积，在较小的空间下实现较大的受较大的轴向和径向力。齿轮箱典型结构如图 2 3[24]，Z2 为太阳轮，Z4 为与齿轮箱一体的内齿圈，太阳轮 Z2 和行星轮 Z3、Z，Z6 和 Z5 构成平行齿轮系一级加速，Z7 和 Z8 构成平行齿轮系轮箱经过一级行星轮系和两级平行轴轮系升速后，可以将主轴的大的倍数供发电机发电，框线以内部分为最后一级加速，其速度故障，故本实验台模拟该部分。
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文想的方法是直接监控里面的轴承和齿轮，在实际风力发电机当中，由于结工作环境的制约，轴承和齿轮的信号无法直接测得，传感器只能安装在齿上，对于一个拥有一级行星轮系和两级平行轮系齿轮箱，输入轴的轴承的信号可以反映第一级行星轮系的状态，输出轴的轴承的振动信号可以反映级轮系的状态，为能够监控第二级齿轮系和行星齿轮的状态，还需要采集轮和中间轴轴承的振动信号[23]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]风力发电系统中组合风速的建模及仿真[J]. 魏毅立,韩素贤,时盛志. 可再生能源. 2010(02)
[2]美国2008年度风能产业报告[J]. American Wind Energy Association(American Wind Energy Association,1501 M Street,NW,Suite 1000,Washington 20005,U.S.). 山西能源与节能. 2009(05)
[3]变速风力机的建模与仿真[J]. 郭永丽,吴健,温步瀛,江岳文. 福建电力与电工. 2008(03)
[4]基于过程神经网络算法的航天器非平稳随机振动时频分析[J]. 杨海,程伟,楚丽妍. 振动与冲击. 2008(01)
[5]基于阶次跟踪与伪魏格纳分布的齿轮故障诊断[J]. 康海英,栾军英,郑海起,崔清斌. 振动、测试与诊断. 2007(03)
[6]阶次包络谱在轴承故障诊断中的应用[J]. 李辉,郑海起,唐力伟. 机械强度. 2007(03)
[7]具有数据挖掘功能的电力远程监测管理系统[J]. 唐国红. 仪器仪表用户. 2007(01)
[8]混合诊断法在齿轮故障诊断中的应用[J]. 袁佳胜,冯志华. 工程机械. 2006(10)
[9]中国风力发电的发展现状和前景[J]. 李永东. 电气时代. 2006(03)
[10]工程机械故障诊断技术的研究现状与发展趋势[J]. 简小刚,张艳伟,冯跃. 中国工程机械学报. 2005(04)
硕士论文
[1]双馈感应调速风力发电机组控制系统的研究[D]. 齐晓军.内蒙古科技大学 2008
[2]600KW风力发电机组故障诊断[D]. 唐新安.新疆大学 2006
[3]变频调速异步电机模拟风轮输出特性的设计与研究[D]. 楚峥.沈阳工业大学 2006
本文编号：3288507
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