基于结构分析方法的风电机组的故障检测研究

摘要

风电机组故障率高是造成其平均可利用率低的主要原因，风机故障会造成风电场发电量的损失以及维护费用的增加，增加风电场运营成本。因此降低风电机组故障率是提高风电场运营效益的重要途径之一。
　　风机的机舱安装于距离地面几十米高的地方，内部空间十分狭小。若风机发生故障，其维修、维护非常困难，需耗费极大的人力、物力成本。更为重要的是，若不能及时发现风机内部故障并采取合理的措施进行处理，将有可能导致整个风电机组发生灾难性的事故。故对风电机组进行故障检测对了解风电机组运行状态、及时发现并准确定位风电机组故障、制定风电场维修计划、提高风电机组运行可靠性等具有重要意义。
　　本文提出了基于结构分析方法的风机系统的故障检测方法：（1）基于结构分析方法的风机系统的故障检测方法，以风机系统关键部件的数学模型为基础，采用结构分析方法建立仅含测量量信息的残差方程来进行故障的检测，该方法能够从系统水平上对风机系统的运行状态进行监测，及时发现风机的故障。（2）针对风机齿轮箱的物理结构进行动态建模。通过分析风机齿轮箱的常见故障，将故障信息导入到齿轮箱正常动力学模型中，获得包含故障信息的齿轮箱动态模型。在保证俘获信息精度的前提下，以包含故障信息的齿轮箱。
　　结构模型为研究对象，采用结构分析方法解决最优传感器配置条件下齿轮箱的故障检测，经过仿真验证，获得了较好的故障识别与隔离效果。(3)在MATLAB实验平台上，通过编程实现了以上算法，分别对风机系统的常见故障、最优传感器配置条件下的齿轮箱常见故障进行了检测，通过仿真验证、取得了较好的仿真结果，表明了所提方法的正确性和有效性。

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第1章 绪论

1.1课题研究背景和意义

1.2风电机组故障检测技术的国内外研究现状

1.3本论文的主要工作

第2章 风机系统动态模型与故障类型

2.1风机系统的结构与作用

2.2 风机系统建模

2.3风机系统常见故障

2.4状态监测

2.5本章小结

第3章 基于结构分析方法的风机系统故障检测方法

3.1引言

3.2结构分析方法

3.3基于结构分析方法的风机系统的故障检测

3.4本章小结

第4章 基于传感器最优配置的风机齿轮箱故障检测

4.1引言

4.2齿轮箱的动力学模型

4.3风机齿轮箱故障信息的引入

4.4风机齿轮箱的结构模型

4.5最大故障识别条件下的风机齿轮箱最小传感器集合

4.6最大故障隔离条件下的风机齿轮箱最小传感器集合

4.7本章小结

第5章 结论与展望

5.1主要工作及成果

5.2需要继续进行的研究工作

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢