风力机传动系统故障诊断研究

发布时间：2017-05-11 22:01

  本文关键词：风力机传动系统故障诊断研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：风力发电是目前清洁与可再生能源的重要组成部分，其在技术成熟度和发电成本方面比其他的清洁能源都有显著的优势。因此，风力发电也受到世界各国的青睐，，其装机容量在近十几年内一直处于稳步上升阶段。然而，随着风力机的大规模投入运行，其运行的安全稳定性也越来越受到人们的关注。风力机传动系统（主要包括叶轮、主轴、主轴承、增速箱和发电机）作为风力机能量转换的核心部件，其故障率随着单机容量的增大有逐渐增大的趋势，而传动系统本身的故障造成的维护费用和故障停机损失已经位居所有故障的前列，所以对风力机传动系统的故障诊断研究势在必行。 本文从模拟仿真和实验研究两个方面对风力机传动系统的故障诊断做了研究。首先，模拟仿真方面，本文基于Matlab/Simulink平台建立了目前市场上主流的兆瓦级双馈型风力发电机模型和细化后的齿轮增速系统模型，并对这两个模型进行了验证。同时，在两个模型上分别进行了故障模拟，包括风力机模型中的叶轮不平衡故障和齿轮增速模型中的齿轮故障，并对结果从定性或定量的角度分别对故障进行了对比和分析。另外，在实验研究方面，根据目前主流风力机的形式，搭建了风力机传动系统故障诊断试验台架，并根据对目前故障监测诊断的研究，对实验台架采用振动信号和电信号同时测量的方法，同时，该实验台架可以对目前风力机传动系统中出现的常见故障进行实验研究，包括传动系统中各轴承故障、各种齿轮故障及其耦合故障。 基于上面的模型和实验研究，以及对风力机在线监测与故障诊断的基础研究工作，设计了风电机组远程监测及故障诊断系统，并从系统的总体设计、传感器的选择与安装、采集系统的确定和系统的软件设计等方面对系统进行了详细的介绍和说明。该系统以振动监测为主，同时结合风电机组SCADA信号分析，可以实现对风力机的健康状况作出实时的判断和反馈，以便在风力机发生故障之前或者出现轻微故障时对故障进行预警或者报警，从而保证风力机可以安全稳定的运行，对提高风力机的可靠性具有重要的意义。
【关键词】：风力机 故障诊断 建模仿真 耦合故障诊断 在线监测 齿轮故障
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM315;TH165.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 1 绪论11-23
• 1.1 课题研究背景与意义11-12
• 1.2 风力发电发展概况和趋势12-15
• 1.3 风力机传动系统故障诊断国内外研究现状15-19
• 1.4 故障监测诊断方法技术经济性研究19-21
• 1.5 本文主要研究工作21-23
• 2 双馈型风力机建模与仿真研究23-55
• 2.1 风力机基本结构23-24
• 2.2 风力机模型24-26
• 2.3 风力机齿轮增速模型26-39
• 2.4 风力机故障模拟与仿真39-53
• 2.5 本章小结53-55
• 3 风力机传动系统故障诊断实验研究55-70
• 3.1 传动系统故障诊断系统实验台简介55-59
• 3.2 实验方案和实验过程59-61
• 3.3 故障特征提取61-63
• 3.4 实验结果分析63-69
• 3.5 本章小结69-70
• 4 风电机组远程监测及故障诊断系统设计70-79
• 4.1 系统总体设计70-72
• 4.2 传感器的选择与安装72-74
• 4.3 采集系统的确定74
• 4.4 系统的软件设计74-78
• 4.5 本章小结78-79
• 5 总结与展望79-81
• 5.1 工作总结79-80
• 5.2 研究展望80-81
• 致谢81-82
• 参考文献82-87
• 附录 作者在攻读硕士学位期间发表的论文及参与的研究工作87

【参考文献】

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本文编号：358126