基于振動(dòng)法的風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷研究

【摘要】：在人類面臨能源危機(jī)和環(huán)境污染雙重挑戰(zhàn)的今天,風(fēng)能作為一種可再生的清潔能源具有巨大的環(huán)保效益和商業(yè)潛力。隨著各國(guó)對(duì)風(fēng)能利用的重視和風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的提高,風(fēng)電在電力市場(chǎng)中的占有比例不斷上升,風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量也穩(wěn)步增加,一旦風(fēng)電機(jī)組故障停機(jī),將對(duì)電網(wǎng)安全和國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成巨大影響。在已投產(chǎn)的風(fēng)電機(jī)組中,水平軸、三葉片、上風(fēng)型、雙饋式風(fēng)電機(jī)組仍占據(jù)主導(dǎo)地位,然而其傳動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜,一直是風(fēng)電機(jī)組故障的多發(fā)區(qū)。振動(dòng)信號(hào)作為傳動(dòng)鏈故障特征信息的載體,能夠有效反映風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈絕大多數(shù)的故障信息。因此為了保證風(fēng)電機(jī)組的安全可靠運(yùn)行,本文基于振動(dòng)分析方法,針對(duì)風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)展開研究。 論文首先以研究風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈的柔性運(yùn)行特征為出發(fā)點(diǎn),對(duì)比分析了在電網(wǎng)多種故障條件下,六組傳動(dòng)鏈質(zhì)塊模型(包括六質(zhì)塊,四質(zhì)塊,三質(zhì)塊Ⅰ,三質(zhì)塊Ⅱ,二質(zhì)塊和一質(zhì)塊模型)的暫態(tài)響應(yīng),探討傳動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)和柔性參數(shù)設(shè)置對(duì)機(jī)組暫態(tài)運(yùn)行特性的影響。 其次針對(duì)風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈主要易損部件軸承、軸和齒輪箱的典型故障和失效形式進(jìn)行研究,并計(jì)算得到各部件的主要故障特征參數(shù),確定振動(dòng)測(cè)點(diǎn)位置。 接著論文研究了包括時(shí)域指標(biāo)計(jì)算、傅里葉變換、細(xì)化譜分析、包絡(luò)譜分析和小波多分辨分析等方法在內(nèi)的信號(hào)處理手段,實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)算法。并提出一種基于小波多分辨分析的風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈振動(dòng)故障診斷方法,該方法具有故障特征庫(kù)的自學(xué)習(xí)能力和多級(jí)預(yù)警功能。 最后在上述研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合系統(tǒng)實(shí)際功能需求,設(shè)計(jì)并完成了基于嵌入式系統(tǒng)下位機(jī)和基于PC上位機(jī)架構(gòu)的在線監(jiān)測(cè)、故障預(yù)警與診斷一體化系統(tǒng)。并將該系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用于大型兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組上,以實(shí)測(cè)振動(dòng)信號(hào)為例,通過時(shí)域、頻域和小波分析等方法闡述風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈故障診斷過程,提出可能存在的故障隱患。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈 振動(dòng) 狀態(tài)監(jiān)測(cè) 故障診斷 小波分析
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM315
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 課題背景11-12
• 1.2 風(fēng)電機(jī)組概述12-13
• 1.2.1 風(fēng)電機(jī)組的基本結(jié)構(gòu)12-13
• 1.2.2 風(fēng)電機(jī)組的常見故障類型13
• 1.3 風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷概述13-19
• 1.3.1 狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)13-14
• 1.3.2 風(fēng)電機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)14-15
• 1.3.3 振動(dòng)信號(hào)的基本處理方法15-17
• 1.3.4 故障診斷推理系統(tǒng)17-18
• 1.3.5 風(fēng)電場(chǎng)SCADA系統(tǒng)18-19
• 1.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與存在的問題19-22
• 1.4.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀19-21
• 1.4.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀21-22
• 1.4.3 存在的問題22
• 1.5 研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線22-25
• 1.5.1 研究?jī)?nèi)容22-23
• 1.5.2 技術(shù)路線23-25
• 第二章 風(fēng)電機(jī)組的多種傳動(dòng)鏈柔性模型對(duì)比研究25-38
• 2.1 并網(wǎng)雙饋風(fēng)電機(jī)組仿真模型搭建25-31
• 2.1.1 六質(zhì)塊傳動(dòng)鏈模型26-27
• 2.1.2 四質(zhì)塊傳動(dòng)鏈模型27-28
• 2.1.3 三質(zhì)塊Ⅰ與三質(zhì)塊Ⅱ傳動(dòng)鏈模型28-29
• 2.1.4 二質(zhì)塊傳動(dòng)鏈模型29-30
• 2.1.5 一質(zhì)塊傳動(dòng)鏈模型30
• 2.1.6 風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈模型柔性特性統(tǒng)計(jì)30-31
• 2.2 多種傳動(dòng)鏈柔性模型對(duì)比仿真31-37
• 2.2.1 風(fēng)力機(jī)葉片不平衡氣動(dòng)轉(zhuǎn)矩分布對(duì)暫態(tài)響應(yīng)的影響32-33
• 2.2.2 風(fēng)電機(jī)組在電網(wǎng)故障條件下的暫態(tài)響應(yīng)33-35
• 2.2.3 三質(zhì)塊Ⅱ模型中柔性參數(shù)對(duì)機(jī)組暫態(tài)響應(yīng)的影響35-37
• 2.3 本章小結(jié)37-38
• 第三章 風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈的常見振動(dòng)故障分析38-48
• 3.1 滾動(dòng)軸承常見故障分析38-39
• 3.2 軸常見故障分析39-40
• 3.3 齒輪箱常見故障分析40-45
• 3.4 振動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)選取45-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第四章 振動(dòng)信號(hào)處理與故障診斷方法研究48-61
• 4.1 振動(dòng)信號(hào)處理方法48-57
• 4.1.1 時(shí)域分析法48-49
• 4.1.2 頻域分析法49-55
• 4.1.3 小波分析法55-57
• 4.2 風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈故障診斷方法57-60
• 4.3 本章小結(jié)60-61
• 第五章 振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)61-69
• 5.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)61-62
• 5.2 下位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)62-66
• 5.2.1 下位機(jī)硬件設(shè)計(jì)62-64
• 5.2.2 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)64-66
• 5.3 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)66-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 第六章 大型風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障診斷應(yīng)用69-78
• 6.1 振動(dòng)加速度傳感器的安裝69-70
• 6.2 齒輪箱故障診斷示例70-75
• 6.2.1 故障特征頻率70-71
• 6.2.2 故障分析71-75
• 6.3 主軸軸承故障診斷示例75-76
• 6.4 本章小結(jié)76-78
• 第七章 總結(jié)與展望78-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表文章84

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時(shí)頻分析方法及其在地震數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用    趙淑紅

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旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)與信號(hào)分析系統(tǒng)的復(fù)用研究    李曉虎

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風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈中主要零部件疲勞壽命研究    華青松;于天龍;鮑艷秋;

主從驅(qū)動(dòng)雙傳動(dòng)鏈消隙控制應(yīng)用    張效忠;

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)鏈主動(dòng)阻尼控制及仿真    蔣說東;霍連文;

基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的齒輪傳動(dòng)鏈傳動(dòng)比的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究    趙韓;陳科;

主從驅(qū)動(dòng)雙傳動(dòng)鏈消隙控制應(yīng)用    張效忠;

優(yōu)化大功率風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈設(shè)計(jì)和可靠性的軸承解決方案    劉溯;

數(shù)碼機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)    陳方虎;呂景峰;李中一;

星火公司研發(fā)出150噸重型車床    記者 李峰

我重型車床跨過關(guān)鍵技術(shù)門檻    記者 杜英

數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)傳動(dòng)鏈靜動(dòng)剛度匹配設(shè)計(jì)方法研究    韓林

風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈振動(dòng)分析與故障特征提取方法研究    辛衛(wèi)東

間歇傳動(dòng)鏈動(dòng)力學(xué)建模研究    劉曉玲

風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)研究    劉衛(wèi)

步進(jìn)傳動(dòng)鏈動(dòng)力學(xué)建模研究    莊泓剛

風(fēng)機(jī)傳動(dòng)鏈多體動(dòng)力學(xué)建模研究    苗風(fēng)麟

風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)鏈故障診斷技術(shù)研究    常軍

考慮多狀態(tài)性的風(fēng)電機(jī)組主傳動(dòng)鏈可用度分析    佟寶玲

基于振動(dòng)法的風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷研究    徐展

精密傳動(dòng)鏈動(dòng)態(tài)精度檢測(cè)與分析系統(tǒng)的研制    吳元艷

前端調(diào)速式風(fēng)力機(jī)組柔性傳動(dòng)鏈匹配與傳動(dòng)特性研究    劉鑫

5MW海上風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈設(shè)計(jì)    張海亞