風(fēng)能是一種清潔的可再生能源,發(fā)展風(fēng)力發(fā)電能夠減少化石能源的燃燒,對促進經(jīng)濟發(fā)展、保護生態(tài)環(huán)境、實現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。風(fēng)力發(fā)電機是實現(xiàn)機械能到電能轉(zhuǎn)化的設(shè)備,發(fā)電機的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷對于保障風(fēng)機的安全運行、減少停機損失和避免災(zāi)難性事故十分重要。直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電機具有結(jié)構(gòu)簡單、效率高等優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于風(fēng)電機組中。軸承是支撐風(fēng)機轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的關(guān)鍵核心部件,其可靠性直接影響風(fēng)機的效率和安全。本文主要研究直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電機軸承的故障診斷問題。軸承在恒轉(zhuǎn)速工況運行時,可以采用時域或頻域分析方法對軸承振動信號進行分析。如果軸承部件存在故障,則在振動信號的包絡(luò)譜中會出現(xiàn)與軸承故障類型相關(guān)的特征頻率。由于風(fēng)速的方向和大小隨著天氣不斷變化,因而發(fā)電機軸承運行在變轉(zhuǎn)速工況。變轉(zhuǎn)速工況會使得頻譜中的譜線變得模糊,從而影響對軸承故障類型的判斷。階次分析方法能夠?qū)r域信號轉(zhuǎn)換為角域信號,從而階次譜中的譜線將不再隨著轉(zhuǎn)速變化,因而適用于變轉(zhuǎn)速工況下的軸承故障診斷。階次分析需要轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速信號用作角域重采樣的參考信號。在某些情況下,風(fēng)機的生廠商或者風(fēng)電廠無法提供精確的風(fēng)機轉(zhuǎn)速參考信號。此時,需要... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：129 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 選題意義
        1.1.2 風(fēng)力發(fā)電的研究現(xiàn)狀分析
        1.1.3 風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)簡介
    1.2 風(fēng)力發(fā)電機機組故障診斷研究現(xiàn)狀分析
        1.2.1 風(fēng)機故障診斷文獻分析
        1.2.2 機組的常見故障分析
        1.2.3 永磁同步發(fā)電機故障診斷分析
        1.2.4 當(dāng)前研究存在的問題總結(jié)
    1.3 論文的主要研究工作
        1.3.1 論文主要研究內(nèi)容與技術(shù)路線
        1.3.2 論文創(chuàng)新點
第2章 變轉(zhuǎn)速工況下基于階次分析的軸承故障診斷
    2.1 引言
    2.2 恒轉(zhuǎn)速工況下基于頻譜分析的軸承故障診斷
    2.3 變轉(zhuǎn)速工況下基于階次分析的軸承故障診斷
        2.3.1 階次分析基本原理
        2.3.2 階次分析的實現(xiàn)方式
    2.4 無轉(zhuǎn)速計階次分析
        2.4.1 基于振動信號分析的轉(zhuǎn)速估計和階次分析
        2.4.2 基于電流信號分析的轉(zhuǎn)速估計和階次分析
    2.5 本章小結(jié)
第3章 噪聲干擾下永磁同步發(fā)電機軸承自適應(yīng)故障檢測方法研究
    3.1 引言
    3.2 基于發(fā)電機電流分析的發(fā)電機轉(zhuǎn)速估計
        3.2.1 基于過零點檢測ZCP的自適應(yīng)頻率范圍估計
        3.2.2 使用零相位無限脈沖響應(yīng)濾波器對信號進行濾波
        3.2.3 構(gòu)建解析信號提取轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角度
    3.3 基于振動信號分析的軸承階次分析
    3.4 基于隨機共振的軸承故障特征增強和檢測
        3.4.1 基于隨機共振的微弱信號檢測
        3.4.2 基于時延反饋隨機共振方法的軸承振動信號提取
        3.4.3 基于加權(quán)功率譜峭度指標的TFSR參數(shù)調(diào)節(jié)
    3.5 方法小節(jié)
    3.6 實驗裝置
    3.7 實驗結(jié)果
        3.7.1 軸承外圈小尺寸故障檢測
        3.7.2 軸承內(nèi)圈小尺寸故障檢測
        3.7.3 軸承外圈大尺寸故障檢測
        3.7.4 軸承內(nèi)圈大尺寸故障檢測
        3.7.5 算法效率分析
    3.8 討論
    3.9 本章小結(jié)
第4章 基于單一振動信號分析的永磁同步發(fā)電機軸承故障診斷研究
    4.1 引言
    4.2 基于單一振動信號分析的永磁同步發(fā)電機軸承故障診斷
        4.2.1 基于小波變換的時頻信號分析
        4.2.2 基于同步壓縮小波變換的軸承振動信號分解
        4.2.3 在時頻面上進行脊線提取
        4.2.4 重構(gòu)信號分量提取轉(zhuǎn)速信息
        4.2.5 振動信號階次分析與軸承故障診斷
    4.3 實驗裝置
    4.4 實驗結(jié)果
        4.4.1 軸承外圈故障診斷
        4.4.2 軸承內(nèi)圈故障診斷
        4.4.3 小波母函數(shù)的選擇
    4.5 本章小結(jié)
第5章 變轉(zhuǎn)速工況下永磁同步發(fā)電機軸承故障模式識別研究
    5.1 引言
    5.2 基于電流和振動信號分析的幅值補償矯正和階次分析
    5.3 階次信號的特征提取
    5.4 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軸承信號特征融合與模式識別
        5.4.1 反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
        5.4.2 反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法
    5.5 實驗裝置
    5.6 實驗結(jié)果
        5.6.1 變轉(zhuǎn)速工況下的軸承振動信號
        5.6.2 振動信號幅值補償矯正
        5.6.3 振動信號重采樣
        5.6.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型訓(xùn)練
        5.6.5 故障模式識別結(jié)果
        5.6.6 對比實驗結(jié)果
    5.7 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 本課題創(chuàng)新點
    6.3 本課題展望
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果



本文編號：3168929