風力發(fā)電機的智能故障診斷是風電產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然要求。風機齒輪箱是風力發(fā)電機的關(guān)鍵傳動部件,在長期隨機風速工況下容易出現(xiàn)磨損、裂紋、斷齒等齒輪故障,潛在著引發(fā)安全事故和經(jīng)濟損失的巨大風險。因此,開展隨機風速工況下的風機齒輪箱齒輪故障診斷研究,符合風電能源產(chǎn)業(yè)安全健康發(fā)展的需要。但受隨機風速工況的影響,目前仍存在著風機齒輪箱故障機理不明確、含噪聲的非平穩(wěn)信號的故障特征提取困難等問題。針對上述關(guān)鍵問題,本文以“一級行星+兩級平行軸”型風機齒輪箱為研究對象,以實現(xiàn)隨機風速工況下風機齒輪箱的齒輪故障診斷為研究目標,建立了隨機風速工況下風機齒輪箱振動信號模型,提出了一種基于PSO-EEMD和階次分析的非平穩(wěn)信號處理方法,并進行了模型仿真與試驗驗證研究。（1）為了揭示隨機風速、齒輪故障狀態(tài)和振動信號響應(yīng)之間的映射關(guān)系,首次將隨機風速激勵引入振動信號模型,綜合考慮齒輪時變嚙合頻率、時變故障特征頻率和行星架旋轉(zhuǎn)效應(yīng)等關(guān)鍵因素,從而建立了隨機風速工況下風機齒輪箱振動信號模型。一方面,根據(jù)風場的風速統(tǒng)計特性,計算得到基于韋伯分布的隨機風速模型,通過模型來模擬外界的隨機風速,并將其轉(zhuǎn)化為風機齒輪箱的輸入軸... 

【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１?２００８－２０１７年風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況（數(shù)據(jù)來源：ＣＷＥＣ）??風力發(fā)電機的故障診斷預警與健康維護是風電產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然要求

系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和齒輪傳動系統(tǒng)的故障。??風機齒輪箱作為風力發(fā)電機傳動系統(tǒng)的“心臟”，在長期隨機風速工況下容??易產(chǎn)生齒輪磨損、裂紋、斷齒等故障［４，５］。如圖１－２所示，齒輪故障約占風機齒輪??箱全部故障的６０％Ｗ，關(guān)乎風機的整體運行，潛在巨大危害。參考南高齒公司的??統(tǒng)計數(shù)據(jù)［７］，表１－１總結(jié)了風機齒輪箱的典型齒輪故障及所占比例。??■齒輪故障??■軸承故障??：＇專６０％?（丨軸類故障??■箱體故障??圖１－２風機齒輪箱的故障類型??表１－１風機齒輪箱的典型齒輪故障及其比例??序號?故障類型?典型齒輪故障?比例??￣?牛＃人帥伽立?輪齒折斷?１９％￣??２?疲勞裂紋、點蝕?３１％??３?齒面磨損?３４％??４?跳分布式故ｆｅ?肖釀纟?９％???５??其他齒輪故障?７％??圖１－３列舉了四種典型的齒輪故障狀態(tài)，其故障成因分析如下：??（１）

系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和齒輪傳動系統(tǒng)的故障。??風機齒輪箱作為風力發(fā)電機傳動系統(tǒng)的“心臟”，在長期隨機風速工況下容??易產(chǎn)生齒輪磨損、裂紋、斷齒等故障［４，５］。如圖１－２所示，齒輪故障約占風機齒輪??箱全部故障的６０％Ｗ，關(guān)乎風機的整體運行，潛在巨大危害。參考南高齒公司的??統(tǒng)計數(shù)據(jù)［７］，表１－１總結(jié)了風機齒輪箱的典型齒輪故障及所占比例。??■齒輪故障??■軸承故障??：＇專６０％?（丨軸類故障??■箱體故障??圖１－２風機齒輪箱的故障類型??表１－１風機齒輪箱的典型齒輪故障及其比例??序號?故障類型?典型齒輪故障?比例??￣?牛＃人帥伽立?輪齒折斷?１９％￣??２?疲勞裂紋、點蝕?３１％??３?齒面磨損?３４％??４?跳分布式故ｆｅ?肖釀纟?９％???５??其他齒輪故障?７％??圖１－３列舉了四種典型的齒輪故障狀態(tài)，其故障成因分析如下：??（１）

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于頻域法的星箭連接分離裝置的沖擊載荷識別[J]. 張玉良,楊飛,岳洪浩,鄧宗全,徐洋.  振動與沖擊. 2018(17)
[2]含裂紋復合兩級行星輪系振動特性研究[J]. 李國彥,李方義,劉浩華,董德浩,張珊珊.  振動工程學報. 2018(03)
[3]基于變分模態(tài)分解和LSSVM的風電場短期風速預測[J]. 張妍,韓璞,王東風,王少蕊.  太陽能學報. 2018(01)
[4]基于粒子群優(yōu)化的改進EMD算法在軸承故障特征提取中的應(yīng)用[J]. 郭泰,鄧忠民,徐萌.  振動與沖擊. 2017(16)
[5]基于EEMD的行星齒輪箱齒輪裂紋損傷定位[J]. 劉浩華,李方義,李國彥,王一凡,張珊珊,董德浩.  振動.測試與診斷. 2017(03)
[6]基于EEMD奇異熵的高速道岔裂紋傷損檢測[J]. 陳虹屹,王小敏,郭進,楊揚.  振動.測試與診斷. 2016(05)
[7]一種基于改進階次包絡(luò)譜的滾動軸承故障診斷算法[J]. 郝高巖,劉永強,廖英英.  振動與沖擊. 2016(15)
[8]行星輪系動力學新模型及其故障響應(yīng)特性研究[J]. 雷亞國,羅希,劉宗堯,盧帆勃,林京,湯偉.  機械工程學報. 2016(13)
[9]風機齒輪箱故障診斷技術(shù)研究綜述[J]. 周澤坤.  技術(shù)與市場. 2016(04)
[10]變速行星齒輪系統(tǒng)故障診斷方法[J]. 桂勇,韓勤鍇,李崢,褚福磊.  振動.測試與診斷. 2016(02)

博士論文
[1]時變轉(zhuǎn)速工況下行星齒輪箱故障診斷方法研究[D]. 陳小旺.北京科技大學 2018
[2]復合行星齒輪傳動系統(tǒng)損傷建模與故障診斷技術(shù)研究[D]. 李國彥.山東大學 2017
[3]面向風電齒輪箱的角域振動信號處理與故障診斷方法研究[D]. 郭遠晶.浙江大學 2015
[4]復式行星排動力特性及其止推墊圈磨損特性研究[D]. 楊富春.浙江大學 2009

碩士論文
[1]基于在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的風機齒輪箱故障診斷方法研究[D]. 袁婧怡.華北電力大學 2018
[2]浮動式齒圈行星齒輪箱齒輪故障振動頻譜模型研究[D]. 王一凡.山東大學 2016
[3]階次分析在1.5MW風電增速箱故障診斷中的應(yīng)用研究[D]. 王海童.沈陽工業(yè)大學 2016
[4]風力發(fā)電機組振動狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)研究[D]. 崔偉.華北電力大學 2014



本文編號：3546751