风电机组滚动轴承故障诊断系统开发

摘要

近年来，随着风力发电机组的装机容量和机组功率在不断的增大，风电机组的受力载荷和体积也随之增加，这对机组的运行可靠性和安全性都提出了更高的要求。对风电机组主轴轴承的故障模式分析也有着至关重要的意义，其性能的好坏不仅对传递效率有影响，而且也决定着主传动链的维护成本。所以能提早发现风电机组主轴轴承的故障，及时采取维修措施，就能减少重大安全事故和设备故障的威胁，也能极大的减少维修费用和停机带来的盈利损失。 本文将对风电机组主轴轴承的类型、结构、载荷特征、工作范围进行深入了解，对风电轴承典型类型、机理、模式及影响因素进行分析;掌握风电机组轴承在运行过程中故障的形成机理和发展模式。分析主要零部件（齿轮副、轴承等）的典型故障类型、故障发生机理和发展模式，展开有条理的故障与结构可靠性分析。 研究多台机组主轴轴承振动幅值范围及其与风况的关系，取采集到的轴承振动信号（包括侧重主轴承和直驱机组轴承）进行主轴承振动信号时域特征和频谱特征提取，并观察其倒谱与包络，结合故障数据提出倒相干等故障特征值提取新方法。 利用Labview软件开发平台设计并开发轴承故障数据库与轴承故障诊断系统，实现快捷地查看、搜寻和筛选轴承故障数据。集时域分析，频域分析和时频分析为一体的综合故障诊断系统，可以实现载入信号，信号分析和故障数据查询等功能。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究意义及技术背景

1．2 技术现状

1．3 研究内容

第2章 风电机组滚动轴承振动信号分析

2．1 概述

2．2 轴承分类

2．3 滚动轴承设计、制造及运行维护基础知识

2．3．1 滚动轴承的基本结构

2．3．2 滚动轴承的结构特性

2．3．3 滚动轴承的安装及预紧

2．3．4 滚动轴承的润滑与密封

2．4 滚动轴承故障及其诊断方法

2．4．1 滚动轴承的失效形式

2．4．2 滚动轴承失效原因

2．4．3 滚动轴承故障诊断方法

2．5 风电机组各轴承主要结构

2．5．1 传动链布置形式

2．5．2 齿轮箱基本结构形式及其各级轴振布置

2．5．3 发电机轴承结构布置形式

2．6 风电机组主轴承振动信号特征分析

2．6．1 振动信号分析方法

2．6．2 主轴承振动特征分析

2．6．3 直驱风电机轴承振动特征分析

2．7 本章小结

第3章 滚动轴承故障数据库开发

3．1 滚动轴承故障统计分析

3．2 轴承故障数据库开发

3．2．1 Access数据库的建立

3．2．2 检索软件的功能模块划分

3．2．3 默认查询模块的功能实现

3．2．4 精确查询模块的功能实现

3．2．5 模糊查询模块的功能实现

3．2．6 自由查询模块的功能实现

3．2．7 故障频率查询模块的功能实现

3．3 本章小结

第4章 基于倒频域相干分析的轴承故障特征提取

4．1 概述

4．2 机械振动信号基本分析方法

4．3 机械振动系统的基本关系

4．3．1 线性振动系统模型

4．3．2 平稳随机信号通过线性系统

4．4 振动信号倒频域相干分析方法

4．4．1 振动信号的相干分析

4．4．2 倒频谱分析

4．4．3 倒频域相干分析

4．5 分析实例

4．5．1 带齿轮箱风电机组

4．6 本章小结

第5章 滚动轴承故障诊断程序开发

5．1 系统总体设计方法

5．2 系统模块设计

5．2．1 用户管理模块

5．2．2 数据管理模块

5．2．3 任务管理模块

5．2．4 分析功能模块

5．2．5 轴承数据库模块

5．2．6 帮助模块

5．3 系统附加功能

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文及其它成果

致谢

个人简历