风机齿轮箱故障诊断及状态监测论文

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1、风机齿轮箱故障诊断及状态监测风能是一种蕴藏量非常丰富的自然资源，并且具有可再牛、成本低、无污染等一系列的优点，n前已经得到了广泛的应用发展。随着风电产业的发展，风机的故障问题也是一个不能忽视的问题，特别是风机齿轮箱的故障原因及分析。一、引言我国的风力发电技术相对于其他发达国家起步较晚，然而近些年来的发展却十分迅速。以往的风力发电机组都要依靠靠进U，而到20世纪90年代后，通过采用国外先进的技术，并在此基础上进行优化和创新，使得n前国内通过专业化协作使整机国产化率达到89%,技术经济指称也都满足了设计指标的要求，并且具备了进行批生产的能力。风力发电机的齿轮箱

2、是风电机中敁重要的机械部件之一，其主要功能是在风力作用下，将风轮产生的机械能传递给发屯机，尤其对于大型风力发屯机机组而言，风电机的主要故障来源之一就是说轮箱，因此保证风电机说轮箱正常运行极为秉要。随着风电机组越来越广泛的使用，风力发电机的故障也逐渐引起了人们的关注。近年來由齿轮箱故障或损坏引起的机纽停运事件吋奋发伞，这是山于风电机组单机容M的不断増大，以及风电机组的运行吋间的逐渐累积所导致的,由此带来非常严重的直接损失和间接损失，维修人妃投入维修工作的工作S也冇不断增加。因此，研究风电齿轮箱常见的故障形式进就变得极为必要。国外兆瓦级水T风力发电机组技术己经

3、相当成熟，目前国内大都引进国外的技术，这也局限了国内A主创新的研发进度。随着对设备运行状态的健康状况矢注，对各种设备故障诊断的研究逐渐成为热点，齿轮筘的故障诊断的研究也逐渐升温。风电机齿轮筘的故障诊断技术涉及信号分析处理、计算机、人工智能等众多领域的知识。S前对风电机齿轮箱的故障诊断研究主要集中在状态监测仪器和分析系统的开发、故障机理研究和典型故障特征的提収、诊断方法研究和人工智能的应用、振动信号处理与分析等方面。二、常见的风电齿轮箱故障分析（一）常见的分析方法传统的振动信号的分析和处理方法有J吋域波形统计特征值分析、幅值谱、功率谱、得图、细化谱分析、瀑布

4、图、倒频谱分析等。发展ili新的分析方法有:wigner-vile技术、小波分析、复调制带通滤波器解调、井振解调分析、矩时傅立叶变换等，并.R.延仲出先进的研究成果和效益，运川实例奋:林京等研究了机械振动信号小波处理技术;成琼提出基于尚斯线调频小波变挽诊断齿轮故障的新方法，用商斯线凋频小波变换提取凋制边频带的结构，用于识别齿轮故障模式，它比小波变换及艿它时频分析方法冇更强的非平稳信号的分析功能;唐徳尧研究共振解调故障诊断技术的特性成用于铁路机车和客车车辆部件的故障诊断屮。故障诊断传统概念上主要依赖于各领域专家实现设备的故障诊断，随卷智能技术以及专家系统技术

5、的发展，故障诊断技术也向着自动化和智能化的趋势发展。灰色理论、模糊聚类、神经网络和数裾融介等原理放用于齿轮筘的故障诊断屮。尤K是BP神经网络故障诊断技术的应用，利用前向计兑完成模式匹配与分类，分类的误差信息通过M络反向传播到自身，逐层的修改权值，实现权系数动态调整，再根据这些权系数进行故障诊断。成用实例有严新民在轴承早期故障诊断中运川了BP祌经网络等。（二）常见故障原因一般惜况下，风力发电机组是在环境非常恶劣的条件下运转工作的，受力悄况I•分复杂,常见的风电齿轮箱故障有磨损、齿面胶合、齿面接触疲劳和弯曲疲劳与断齿等。笫一，磨损。风电W•轮的磨损部位主要是渐

6、开线工作面和Ui•的咄合以及W轮两端平面损耗掉金属。风电齿轮的磨损一般分为四种情况，第一种是由接触表上的金属以一定的速率缓慢的损耗而造成的正常磨损或磨光。在预期殆命内，它将不影响齿轮的正常使川。第二种是风屯W•轮在K：期的重负荷作用下发生的破坏，诚于中度磨损，是金屈的较快的损耗。这种磨损会产生破坏并降低齿轮的使川寿命。第三种是风电齿的损坏，很容易降低风电齿轮的使用寿命，并导致〒稳性受到破坏。第叫是在风电说轮高速运转的过程中，一些细颗粒进入到轮W的啮合中引起损坏。第二，齿而胶合。风电齿轮长期处在高速的运转屮，当出现润猾条件不良的情况时，齿面工作区的温度十分高

7、，齿面间的汕膜就会受到影响弁可能消失，随着吋间的推移，一个齿面的金屈会熔焊在与之啮合的另一个W面上，这样就会导致在说面上形成垂直于节线的划痕状胶合。适当对润滑条件进行改善，及时排除各种干涉起因，调整传动件的参数，清除局部载荷集屮，就能有效减轻进而消除胶合现象。第三，齿面接触疲劳。由于风电齿轮在实际啮合过程屮，既有相对滚动，又右相对滑动,并产生脉动载荷，进而产生剪应力，当这种剪应力超过尚轮材料的疲劳极限时，接触表而将产生裂纹，这就是疲劳裂纹。在多次的应力循环次数作用下和过大的接触剪应力作用下，災轮的表面容易产生疲劳裂纹，并且容易进-•步扩展而造成齿面的损失,

8、主要表现在齿面剥落、破坏性点蚀、早期点蚀等。尤其足破坏性点蚀经常出