风力发电机组齿轮箱振动监测与故障诊断方法研究

摘要

风能是清洁的可再生能源，国内外将风电作为国家发展战略的重点。风力发电机组齿轮箱长期处在极端环境下极易出现故障，影响了发电量，降低了经济效益。因此，对风力发电机组齿轮箱振动监测和故障诊断方法的研究势在必行。本文以风力发电机组齿轮箱为研究对象，研究了齿轮箱振动监测和故障诊断的方法。下面介绍了本论文的主要工作：
　　（1）主要分析一级行星两级平行和两级行星一级平行两种齿轮箱的结构及故障振动信号模型，并给出根据齿轮箱物理参数计算故障特征频率的方法，为后期故障诊断提供判据。
　　（2）有效值监测齿轮箱的状态时，针对齿轮箱振动信号在风速、负载的突变情况下出现高能量的瞬时冲击导致有效值计算误差的问题，提出正态分布预处理的方法剔除振动信号中冲击噪声后重新计算有效值。该方法有效地降低冲击对有效值的影响，预处理后的有效值准确反应了齿轮箱振动状态。
　　（3）根据齿轮箱故障振动信号为调幅调频信号且故障特征频率被调制到啮合频率或固有频率上的原理，从幅值解调和频率解调两个方面提取齿轮箱的故障特征频率，准确定位故障位置。
　　（4）针对频谱、包络谱等图谱中不含时间信息的问题，采用瀑布图实现风机齿轮箱状态监测与故障诊断，通过观察瀑布图中边频带的变化可定位故障的位置和时间。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外故障诊断的发展概况

1.3 本文的主要研究内容

第2章齿轮箱故障振动模型和故障特征频率

2.1 引 言

2.2 双馈式风力发电机传动系统

2.3 齿轮箱结构

2.4 滚动轴承

2.5 测点分布

2.6 本章小结

第3章风机齿轮箱振动监测与指标预处理

3.1 振动监测的基本内容

3.2 振动监测的指标

3.3 基于正态分布的信号预处理

3.4 本章小结

第4章基于解调分析的齿轮箱故障诊断

4.1 振动信号中的调制与解调

4.2 幅值解调

4.3 频率解调

4.4 本章小结

第5章 瀑布图在齿轮箱监测与故障诊断中的应用

5.1 基于瀑布图齿轮箱振动监测原理

5.2 齿轮箱振动信号瀑布图的构建

5.3 振动瀑布图用于齿轮箱振动监测

5.4 振动瀑布图用于齿轮箱故障诊断

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢