遠(yuǎn)程風(fēng)電齒輪箱狀態(tài)監(jiān)測診斷系統(tǒng)研究

【摘要】：為了保證風(fēng)電機(jī)組當(dāng)中最為脆弱的齒輪箱部分運(yùn)轉(zhuǎn)安全性，早期發(fā)現(xiàn)故障，防止故障發(fā)展為重大事故，對齒輪箱的運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測與故障診斷日益緊迫。并且風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作環(huán)境一般都十分特殊，都是地處偏遠(yuǎn)，發(fā)生故障以后再進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)也是非常困難。 伴隨著網(wǎng)絡(luò)快速大面積覆蓋以及網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量的提高，基于Internet的設(shè)備遠(yuǎn)程狀態(tài)檢測與診斷已經(jīng)逐步的可以實(shí)現(xiàn)，這為大型設(shè)備的安全監(jiān)測與診斷提供了全新的途徑。使得以往受限于距離的設(shè)備的安全運(yùn)行問題的到解決，可以隨時(shí)為對象進(jìn)行工況查詢與故障定位，并且可以充分共享遠(yuǎn)程資源與現(xiàn)場數(shù)據(jù)。 為此本文對機(jī)組齒輪箱的在線的監(jiān)測與快速診斷做了以下研究工作： （1）本文所采用的狀態(tài)檢測與診斷途徑是基于模型的故障診斷思路，為了更接近真實(shí)建立，軸系的非線性動力學(xué)模型。其后又討論了各種常見故障在模型中的實(shí)現(xiàn)。 （2）故障的早期發(fā)現(xiàn)與監(jiān)測的快速性密切相關(guān)。為此利用以上搭建的動力學(xué)模型，將現(xiàn)代控制理論當(dāng)中的觀測器方法應(yīng)用到故障診斷當(dāng)中，將二次濾波與自適應(yīng)觀測器結(jié)合起來。利用該觀測器對采集的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行了監(jiān)測驗(yàn)證。將其監(jiān)測到的故障工況用重分配小波普來進(jìn)行定位。為了驗(yàn)證以上結(jié)論的正確性，在第一部分所建模型中進(jìn)行了故障仿真的驗(yàn)證，并在此基礎(chǔ)上分析了系統(tǒng)特性。驗(yàn)證了診斷結(jié)果。 （3）為了解決風(fēng)電機(jī)組的遠(yuǎn)程在線監(jiān)測問題。本文主要搭建了一種基于arm11的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。下位機(jī)采用linux操作系統(tǒng)，采用多線程的并發(fā)的數(shù)據(jù)采集與傳輸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的速度為實(shí)時(shí)的故障診斷提供了基礎(chǔ)；采用AD7821作為模數(shù)轉(zhuǎn)換采集器，為此開發(fā)了AD7821與IDT7206的下位機(jī)驅(qū)動程序；應(yīng)用LABVIEW設(shè)計(jì)了一款及時(shí)數(shù)據(jù)接收與仿真分析監(jiān)測平臺。從而實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程設(shè)備的無縫試在線監(jiān)測與故障診斷。 【關(guān)鍵詞】：非線性 故障診斷 二次濾波自適應(yīng)觀測器 遠(yuǎn)程監(jiān)測
【學(xué)位授予單位】：新疆大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TP277;TH132.41
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 課題背景、意義及目標(biāo)10-11
• 1.1.1 風(fēng)電機(jī)組遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷研究的重要意義10-11
• 1.1.2 風(fēng)電機(jī)組齒輪箱遠(yuǎn)程監(jiān)測與診斷的目的11
• 1.2 機(jī)械設(shè)備故障診斷綜述11-15
• 1.2.1 機(jī)械設(shè)備故障診斷現(xiàn)狀與趨勢11-12
• 1.2.2 基于模型的故障診斷方法簡介12-15
• 1.3 機(jī)械設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測與診斷技術(shù)綜述15-18
• 1.3.1 遠(yuǎn)程監(jiān)測技術(shù)現(xiàn)狀與展望15-16
• 1.3.2 遠(yuǎn)程故障監(jiān)測診斷系統(tǒng)的簡介16-17
• 1.3.3 遠(yuǎn)程故障監(jiān)測與診斷系統(tǒng)的組成17-18
• 1.4 風(fēng)電機(jī)組齒輪箱遠(yuǎn)程監(jiān)測與診斷方案設(shè)計(jì)18
• 1.5 主要研究內(nèi)容18-20
• 第二章 風(fēng)電機(jī)組齒輪箱輸出端動力學(xué)模型建立20-27
• 2.1 動力學(xué)理論基礎(chǔ)20-21
• 2.2 軸系動力學(xué)模型建立21-25
• 2.2.1 齒輪綜合扭轉(zhuǎn)動力學(xué)模型22-24
• 2.2.2 軸系的有限元動力學(xué)模型24-25
• 2.3 常見故障建模25-27
• 2.3.1 齒輪摩擦故障及齒面裂紋、點(diǎn)蝕故障建模25-26
• 2.3.2 軸承點(diǎn)蝕故障建模26-27
• 第三章 基于自適應(yīng)觀測器的故障監(jiān)測與診斷27-33
• 3.1 自適應(yīng)觀測理論27
• 3.2 建立SIMUlink仿真觀測器27-29
• 3.2.1 建模對象單元劃分27-28
• 3.2.2 SIMUlink仿真器搭建28-29
• 3.3 非線性動力學(xué)模型可觀性分析與觀測器設(shè)計(jì)29-32
• 3.3.1 滑膜自適應(yīng)觀測器工況監(jiān)測實(shí)驗(yàn)30-31
• 3.3.2 殘差二次濾波監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證31-32
• 3.4 小結(jié)32-33
• 第四章 齒輪箱故障仿真分析33-39
• 4.1 非線性系統(tǒng)特性分析方法33
• 4.2 系統(tǒng)故障診斷與模型特性分析33-38
• 4.2.1 模型信號分析與故障診斷33-35
• 4.2.2 故障狀態(tài)下模型的特性分析35-38
• 4.3 小結(jié)38-39
• 第五章 C/S模式故障監(jiān)測系統(tǒng)工作流程設(shè)計(jì)39-41
• 5.1 遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通信模式比較39-40
• 5.1.1 C/S模式39
• 5.1.2 B/S模式39
• 5.1.3 C/S與 B/S 模式比較39-40
• 5.2 軟件通信模式設(shè)計(jì)40-41
• 第六章 基于arm11與LABVIEW監(jiān)測與診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)41-54
• 6.1 S3C6410、AD7821及IDT7206簡介41-45
• 6.2 數(shù)據(jù)采集驅(qū)動開發(fā)45-47
• 6.2.1 IDT7206與arm11接口設(shè)計(jì)45-46
• 6.2.2 數(shù)據(jù)采集字符驅(qū)動開發(fā)46-47
• 6.3 基于LINUX的下位機(jī)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用程序開發(fā)47-50
• 6.3.1 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議選擇與數(shù)據(jù)傳輸方案設(shè)計(jì)47-48
• 6.3.2 多線程編程48-49
• 6.3.3 下位機(jī)應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)49-50
• 6.4 基于LabVIEW的上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)50-54
• 6.4.1 LabVIEW與MATLAB混合編程50-51
• 6.4.2 基于LabVIEW的網(wǎng)絡(luò)通信51-53
• 6.4.3 基于LabVIEW遠(yuǎn)程自適應(yīng)監(jiān)測系統(tǒng)53-54
• 第七章 總結(jié)與展望54-55
• 附錄55-76
• 參考文獻(xiàn)76-83
• 致謝83

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復(fù)雜機(jī)械基于數(shù)據(jù)的建模與故障診斷    李敏

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