齒輪箱是風(fēng)電機(jī)組傳動系統(tǒng)的重要機(jī)械部件,其運(yùn)行狀態(tài)直接影響著整個機(jī)組的工作狀態(tài)和效率。齒輪箱長期在惡劣的環(huán)境工作,極易發(fā)生故障。齒輪箱的故障將不可避免地導(dǎo)致不必要的停機(jī)和嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此,對齒輪箱進(jìn)行及時準(zhǔn)確的故障診斷對于確保風(fēng)電機(jī)組的安全可靠運(yùn)行至關(guān)重要。目前,風(fēng)電齒輪箱的故障診斷主要以振動信號分析為主,但振動信號極易被環(huán)境噪聲所污染,且傳感器的安裝增加了系統(tǒng)成本。與振動信號相比,電流信號具有非侵入、監(jiān)測成本低、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。然而,電流信號基頻分量大,信噪比低,所包含的故障信息極易被基頻及諧波分量調(diào)制所淹沒,給故障特征提取帶來了困難。本文以風(fēng)電齒輪箱為研究對象,基于無監(jiān)督學(xué)習(xí)的最新成果——稀疏濾波,研究一系列的方法用于電流信號的特征學(xué)習(xí),實現(xiàn)齒輪箱的高精度分類診斷。本文的主要研究內(nèi)容如下:（1）系統(tǒng)梳理風(fēng)電齒輪箱常見故障類型及故障原因,對基于電流信號的齒輪箱故障檢測基本原理進(jìn)行詳細(xì)分析,并總結(jié)得出齒輪箱不同健康狀況下電流信號的表現(xiàn)特征。（2）為從電流信號中挖掘出具有豐富故障信息的特征,提出了基于稀疏濾波特征融合的故障診斷方法。首先,設(shè)計基于稀疏濾波的局部特征學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò),用于從原始... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

001~2018年全球新增及累計風(fēng)電裝機(jī)容量在中國，風(fēng)力發(fā)電正朝著引領(lǐng)電力生產(chǎn)的方向飛速發(fā)展

燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-2-家能源局發(fā)布的《風(fēng)電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》明確指出了我國風(fēng)電發(fā)展目標(biāo)[2]：到2020年底，風(fēng)電累計并網(wǎng)裝機(jī)容量確保達(dá)到2.1億千瓦以上，其中海上風(fēng)電并網(wǎng)裝機(jī)容量達(dá)到500萬千瓦以上；風(fēng)電年發(fā)電量確保達(dá)到4200億千瓦時，約占全國總發(fā)電量的6%。屆時，風(fēng)能將成為名副其實的主體能源。在國家的大力引導(dǎo)和支持下，我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。據(jù)中國風(fēng)能協(xié)會(ChineseWindEnergyAssociation,CWEA)統(tǒng)計[3]，2018年全國風(fēng)電新增裝機(jī)容量21.1GW，同比增長7.5%；截至2018年底，全國風(fēng)電累計裝機(jī)12.4萬臺，累計裝機(jī)容量209.5GW，同比增加11.2%，保持穩(wěn)定增長趨勢。作為世界第一風(fēng)電大國，我國累計裝機(jī)容量和年新增裝機(jī)容量均位列世界第一。圖1-2為2001~2018年間中國風(fēng)電裝機(jī)容量統(tǒng)計。圖1-22001~2018年中國新增及累計風(fēng)電裝機(jī)容量然而，隨著風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)規(guī)模的持續(xù)增長，風(fēng)電設(shè)備在可靠性、成本效益、部件壽命和發(fā)電安全等方面面臨的挑戰(zhàn)不斷顯現(xiàn)。風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，風(fēng)況的隨機(jī)性和不可控性使其運(yùn)行狀態(tài)頻繁切換；同時由于安裝在海島、荒野、高山等風(fēng)口處，常年受酷暑嚴(yán)寒、風(fēng)力沖擊和極端溫差的影響，使得風(fēng)電機(jī)組故障頻發(fā)[4]。為了應(yīng)對風(fēng)力發(fā)電面臨的重大挑戰(zhàn)，國內(nèi)外學(xué)者們對機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)測和預(yù)防性維護(hù)展開了深入研究，以降低風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行成本和停機(jī)時間，避免重大事故的發(fā)生。近十年來，風(fēng)電機(jī)組的故障逐漸減少，但從降低運(yùn)行維護(hù)成本的角度考慮，風(fēng)電機(jī)組的故障仍然是一個亟待解決的重要問題[5]。

第1章緒論-3-圖1-3風(fēng)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)風(fēng)電機(jī)組由葉片、輪轂、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、偏航系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)等部分組成[6]，如圖1-3所示。風(fēng)電機(jī)組中任何部件都可能發(fā)生故障，嚴(yán)重時會導(dǎo)致停機(jī)或其他部件損壞。根據(jù)文獻(xiàn)[7]提供的瑞典某風(fēng)電場2001-2004年的機(jī)組故障數(shù)據(jù)，風(fēng)電機(jī)組不同部件的故障發(fā)生率及停機(jī)時間占比如圖1-4所示。從圖1-4中我們能看到，在風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行期間，大部分部件都容易發(fā)生故障，其中電氣系統(tǒng)、傳感器、葉片、控制系統(tǒng)、齒輪箱的故障發(fā)生率較高。此外，與其他部件相比，齒輪箱故障導(dǎo)致的機(jī)組停機(jī)時間最長。圖1-4瑞典某風(fēng)場風(fēng)電機(jī)組各部件故障發(fā)生率及停機(jī)時間占比圖


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