風電機組數(shù)據(jù)采集與故障診斷技術(shù)研究

【摘要】：隨著風能在世界范圍內(nèi)的日益發(fā)展，風力發(fā)電技術(shù)在全世界越來越多的受到重視，風電機組通常在惡劣環(huán)境下運行，齒輪箱、電氣系統(tǒng)及電機經(jīng)常出現(xiàn)故障，如何保證風力發(fā)電機組穩(wěn)定運行，高效利用風力資源已經(jīng)成為擺在我們面前的一項重要的課題。 本文在分析了國內(nèi)外風力發(fā)電系統(tǒng)中常見故障機理的基礎(chǔ)上，明確了傳動系統(tǒng)故障是風電機組停機故障的主要原因，依此設(shè)計了針對風電機組傳動系統(tǒng)部分采用振動傳感器和溫度傳感器進行數(shù)據(jù)采集與故障診斷技術(shù)研究的技術(shù)方案。本文首先介紹了數(shù)據(jù)采集單元硬件電路的設(shè)計原理，包括：信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、LCD顯示電路以及STC89C51芯片外圍電路及GPRS通訊電路的原理圖設(shè)計，并在充分考慮了抗干擾等PCB制板注意事項的基礎(chǔ)上完成了PCB的制作。其次對基于振動和溫度數(shù)據(jù)的故障診斷方法進行了研究，在傳統(tǒng)BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的基礎(chǔ)上，提出了基于自組織模糊聚類Elman網(wǎng)絡(luò)風電機組故障診斷方法。該方法運用數(shù)學(xué)運算處理得到采集樣本的均值、方差、允許值和臨界值，將其與ISO2372振動質(zhì)量評級標進行對比，得到風電機組發(fā)生故障的具體部位，之后對數(shù)據(jù)進行自組織模糊聚類診斷預(yù)處理，科學(xué)有效地對輸入數(shù)據(jù)進行了分類并將分類結(jié)果應(yīng)用到故障診斷當中。由于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種前向網(wǎng)絡(luò)，相對于反饋型的網(wǎng)絡(luò)來說，收斂速度較慢，而且有可能收斂到局部極小值，利用Elman網(wǎng)絡(luò)對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行優(yōu)化處理，彌補了該不足。 將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和故障診斷單元應(yīng)用到風電機組實驗系統(tǒng)中進行模擬實驗，結(jié)果表明數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有良好的數(shù)據(jù)采樣精度。經(jīng)過自組織模糊聚類處理后的數(shù)據(jù)進行Elman網(wǎng)絡(luò)故障診斷處理結(jié)果，一定程度上克服了傳統(tǒng)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷中的收斂速度慢，訓(xùn)練結(jié)果不精確的問題，為實際風力發(fā)電實時監(jiān)測風電機組數(shù)據(jù)與后期故障診斷處理提供了一種有效方法。 【關(guān)鍵詞】：風電機組 傳動系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集 故障診斷 模糊聚類Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
【學(xué)位授予單位】：沈陽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM315
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 課題背景及意義12-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與存在問題14-17
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.3 存在的問題16-17
• 1.3 本文研究內(nèi)容17-18
• 第2章 風電機組基本結(jié)構(gòu)與典型故障分析18-28
• 2.1 風電機組基本概述及結(jié)構(gòu)18-22
• 2.1.1 風力發(fā)電基本原理18-19
• 2.1.2 風電機組基本分類19-20
• 2.1.3 風電機組的構(gòu)成20-22
• 2.2 風電機組常見故障分析22-25
• 2.3 風電機組常見故障診斷方法25-26
• 2.4 風電機組數(shù)據(jù)采集與故障診斷26
• 2.5 本章小結(jié)26-28
• 第3章 風電機組數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計28-50
• 3.1 風電機組采集信號傳感器29-33
• 3.1.1 振動傳感器的選取29-32
• 3.1.2 溫度傳感器的選取32-33
• 3.2 信號調(diào)理電路設(shè)計33-35
• 3.3 A/D 轉(zhuǎn)換電路35-38
• 3.3.1 采樣定理35-36
• 3.3.2 A/D 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計36-38
• 3.4 51 芯片外圍電路的設(shè)計38-39
• 3.4.1 液晶顯示模塊設(shè)計38-39
• 3.4.2 數(shù)據(jù)傳輸39
• 3.5 GPRS 無線通訊傳輸39-42
• 3.5.1 SIM300 模塊39-40
• 3.5.2 GPRS 傳輸電路設(shè)計40-42
• 3.6 數(shù)據(jù)采集板的設(shè)計原則42-43
• 3.7 程序設(shè)計43-48
• 3.7.1 主程序設(shè)計43-44
• 3.7.2 液晶顯示模塊設(shè)計44-45
• 3.7.3 DS18B20 溫度采集子程序45
• 3.7.4 鍵盤子程序45
• 3.7.5 GPRS 通訊模塊子程序45-48
• 3.8 風電機組采集系統(tǒng)模擬實驗48
• 3.9 本章小結(jié)48-50
• 第4章 基于采集系統(tǒng)的風電機組故障診斷方法研究50-68
• 4.1 風電機組采集系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)研究50-55
• 4.1.1 風電機組采集的振動數(shù)據(jù)處理50-54
• 4.1.2 振動評定標準的確定54-55
• 4.2 風電機組故障診斷網(wǎng)絡(luò)模型55-56
• 4.3 自組織模糊聚類算法56-59
• 4.3.1 模糊聚類基本算法57-58
• 4.3.2 自組織競爭模糊聚類網(wǎng)絡(luò)58-59
• 4.4 ELMAN 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)59-61
• 4.5 實驗仿真與結(jié)果分析61-67
• 4.5.1 故障診斷訓(xùn)練樣本的建立61-62
• 4.5.2 實驗仿真62-65
• 4.5.3 仿真結(jié)果比較分析65-67
• 4.5.4 實驗結(jié)論67
• 4.6 本章總結(jié)67-68
• 結(jié)論68-70
• 1．總結(jié)68-69
• 2．展望69-70
• 參考文獻70-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和獲得的科研成果74-75
• 致謝75-76

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讓胡路國稅局動態(tài)數(shù)據(jù)采集進展順利    張黎明 馬敬輝

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