階次分析在1.5MW風(fēng)電增速箱故障診斷中的應(yīng)用研究

【摘要】：風(fēng)能作為一種可再生,無污染的新能源,受到越來越來多國(guó)家的重視和青睞,隨著單機(jī)容量和風(fēng)機(jī)體積的逐漸增大,風(fēng)機(jī)發(fā)生故障的概率也日益增大,而齒輪箱作為風(fēng)機(jī)最主要的結(jié)構(gòu)之一,其發(fā)生故障的頻率和造成的停機(jī)時(shí)間相對(duì)于其他部件都是最高的。故對(duì)風(fēng)機(jī)齒輪箱的故障實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)也顯得尤為重要。同時(shí)由于受風(fēng)機(jī)自身結(jié)構(gòu)和風(fēng)速時(shí)刻變化的雙重影響,所采集到風(fēng)機(jī)齒輪箱的故障信號(hào)往往具有非平穩(wěn)的特性且含有大量的噪聲,為了提取故障信息的特征頻率,提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率,本文從以下幾個(gè)方面作了對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱振動(dòng)信號(hào)的分析與故障診斷:首先,針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱振動(dòng)信號(hào)的非線性、非平穩(wěn)的特點(diǎn),對(duì)風(fēng)機(jī)齒輪箱的結(jié)構(gòu)及典型故障形式做了詳細(xì)的闡述,在此基礎(chǔ)上對(duì)風(fēng)機(jī)齒輪箱振動(dòng)產(chǎn)生機(jī)理及振動(dòng)信號(hào)的頻率特征作了深入研究,并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所采集到的風(fēng)機(jī)齒輪箱典型故障振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行了深入分析,闡明了不同故障振動(dòng)信號(hào)的特征。其次,從時(shí)域診斷法和頻域診斷法入手,對(duì)風(fēng)機(jī)齒輪箱的早期故障診斷方法作了研究,并對(duì)傳統(tǒng)的FFT分析方法和基于COT重采樣的階次分析方法原理作了深入研究,闡明了傳統(tǒng)的基于FFT的普通頻譜分析方法只能提取機(jī)械在轉(zhuǎn)速穩(wěn)定狀況下的特征頻率,若用于提取風(fēng)機(jī)故障時(shí)的特征頻率,則將出現(xiàn)難以辨認(rèn)的“頻率模糊”現(xiàn)象。同時(shí)運(yùn)用基于COT重采樣的階次分析處理非平穩(wěn)信號(hào),消除了因轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定引起的“頻率模糊”現(xiàn)象,并通過仿真信號(hào)與傳統(tǒng)的FFT分析相比較,驗(yàn)證該方法的優(yōu)越性。最后,由于現(xiàn)場(chǎng)所采集到的風(fēng)機(jī)齒輪箱信號(hào)含有大量的噪聲,影響了傳統(tǒng)階次分析過程中重采樣的精度,本文對(duì)傳統(tǒng)的階次分析重采樣過程進(jìn)行改進(jìn),提出了基于階次分析和小波閾值去噪相結(jié)合的診斷方法,與基于COT重采樣階次分析相比較,提高了其重采樣的精度,并通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例對(duì)比分析,驗(yàn)證該方法的有效性。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱 小波去噪 FFT分析 階次分析 重采樣
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM315;TH132.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題來源9
• 1.2 課題的研究背景9-13
• 1.3 風(fēng)電設(shè)備故障診斷理論的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.4 本文主要的研究?jī)?nèi)容15
• 1.5 本課題的目的和意義15-16
• 第2章 齒輪箱的振動(dòng)機(jī)理及典型故障振動(dòng)信號(hào)采集16-32
• 2.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)增速箱的基本結(jié)構(gòu)16-17
• 2.2 風(fēng)機(jī)齒輪箱的典型故障及其特征頻率17-22
• 2.2.1 齒輪的常見故障形式17-20
• 2.2.2 齒輪箱常見故障形式及特征頻率20-22
• 2.3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱振動(dòng)機(jī)理分析22-27
• 2.3.1 齒輪箱在風(fēng)場(chǎng)環(huán)境下的故障產(chǎn)生機(jī)理22-23
• 2.3.2 齒輪振動(dòng)產(chǎn)生機(jī)理分析23-25
• 2.3.3 滾動(dòng)軸承振動(dòng)產(chǎn)生機(jī)理分析25-27
• 2.4 齒輪箱振動(dòng)信號(hào)特征分析及采集27-31
• 2.4.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱振動(dòng)信號(hào)特征分析27
• 2.4.2 齒輪箱振動(dòng)信號(hào)特征頻率27-29
• 2.4.3 風(fēng)機(jī)齒輪箱典型故障的振動(dòng)信號(hào)采集29-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第3章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱故障信號(hào)診斷方法研究32-49
• 3.1 時(shí)域信號(hào)的處理32-35
• 3.1.1 時(shí)域診斷的方法及相關(guān)參數(shù)32-34
• 3.1.2 頻域診斷的方法及相關(guān)參數(shù)34-35
• 3.2 基于FFT的故障診斷方法35-37
• 3.2.1 FFT方法的概述及特性35-37
• 3.3 基于COT重采樣的階次分析故障診斷方法37-45
• 3.3.1 階次分析方法概述及其意義37-39
• 3.3.2 階次跟蹤方法概述39-43
• 3.3.3 基于COT重采樣的實(shí)現(xiàn)43-44
• 3.3.4 采樣率的設(shè)置44-45
• 3.4 基于階次分析的仿真信號(hào)對(duì)比分析45-48
• 3.5 本章總結(jié)48-49
• 第4章 基于階次分析的風(fēng)機(jī)增速箱故障診斷49-61
• 4.1 小波分析及小波包分析的原理49-52
• 4.1.1 小波分析原理49-50
• 4.1.2 小波包的分析原理50-52
• 4.2 小波閾值去噪52-53
• 4.3 風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)及傳感器測(cè)點(diǎn)布置53-54
• 4.3.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)53-54
• 4.3.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)傳感器的測(cè)點(diǎn)位置54
• 4.4 風(fēng)機(jī)增速箱故障診斷實(shí)例分析54-60
• 4.5 本章小結(jié)60-61
• 第5章 結(jié)論與展望61-63
• 5.1 結(jié)論61
• 5.2 展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 在學(xué)研究成果67-68
• 致謝68

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