风电齿轮早期故障预警与诊断的研究

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1、万方数据国内图书分类号：Tl娼3国际图书分类号：621．5工学硕士学位论文学校代码：10079密级：公开风电齿轮早期故障预警与诊断的研究硕士研究生：导一Oili．寸申请学位：学科：专业：所在学院：答辩日期：授予学位单位：徐天金顾煜炯工学硕士热能工程能源动力与机械工程学院2014年3月华北电力大学万方数据ClassifiedIndex：TK83U．D．C：621．5ThesisfortheMasterDegreeResearchonEarlyFaultWarningandDiagnosisofWindTurbineGearCandidate：Supervisor：School：D

2、ateofDefence：Degree-Conferring-Institution：XuTianjinGuYujiongSchoolofEnergy,PowerandMechanicalEngineeringMarch，2014NorthChinaElectricPowerUniversity万方数据华北电力大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《风电机组齿轮早期故障预警与诊断的研究》，是本人在导师指导下，在华北电力大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做

3、出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者躲褥灰金隅≯7中年≥月／箩同华北电力大学硕士学位论文使用授权书《风电机组齿轮早期故障预警与诊断的研究》系本人在华北电力大学攻读硕士学位期问在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归华北电力大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解华北电力大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权华北电力大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于(请在以上相

4、应方框内打“√”)：保密口，在年解密后适用本授权书不保密∥作者签名：导师签名：镏灰垒R强：纱jL}年弓只1弓RFI期钞f矿年乡月矽日万方数据华北电力大学硕士学位论文摘要风电作为较为发展成熟的可再生能源已经得到广泛利用，但是由于工作环境恶劣，风电机组故障发生率较高。齿轮箱作为风电机组的主要组成部分，起着传递动力的作用，齿轮箱的运行状况如何直接关系到风电机组运行的好坏。加强齿轮箱的状态监测，实现齿轮箱早期故障的预警和诊断对于提高机组运行效率，降低维修费用都有着重要意义。本文的研究对象时华锐SLl500机组的齿轮箱，从振动参数和SCADA参数两方面着手，对风电机组齿轮箱的齿轮磨损和点

5、蚀故障进行了深入研究和分析，具体包括如下几个方面。首先，对齿轮箱的结构进行了研究和设备划分，根据齿轮箱的详细参数，对所需频率进行了计算。从齿轮的振动机理出发，建立齿轮振动模型，研究其振动机理并简化振动数学模型。对于磨损和点蚀故障进行深入研究，结合齿轮的FTA分析建立了故障原因库、故障影响库、故障征兆库、故障措施库，建立了完整的故障知识库，为下一步的预警和诊断工作的丌展奠定了理论基础。其次，针对SCADA参数，采取了选定相关参数，进行历史系数矩阵和实时系数矩阵计算，并计算两者之间的偏差，通过偏差来实现齿轮箱一段时间内的状态预警。针对振动信号，本文采取了计算迅速的简单差值方法，将经

6、过相同时间采样的时域信号转变成了经过相同角度采样的角域信号，实现了信号的整周期重采样。对所得到的角域信号进行无量纲特征提取，通过仿真分别找出与磨损、点蚀故障最为匹配的无量纲特征值，对其采用K邻近度异常检测方法，通过求取相关距离来进行异常点判定，通过计算异常点百分比实现磨损和点蚀的早期故障预警。另一方面，引入HHT变换和阶比分析，实现了频率特征值阶比能量谱的提取，并将其作为早期故障诊断的故障特征值。通过研究阶比能量谱的变化来实现齿轮磨损和点蚀早期故障诊断。预警和诊断相辅相成，在具体的齿轮磨损和点蚀故障的预警和诊断过程中，结合机理分析，提出了基于知识的诊断方法，通过特征匹配来实现特

7、定故障模式的预警诊断。最后，将早期故障预警和诊断的方法运用的工程应用当中去。确定了风电机组传动系统的振动测点布置图以及传感器选型。根据华锐SLl5t)0齿轮箱的详细参数，结合故障机理对点蚀故障进行了故障识别工作，并形成相应故障诊断报告，给维修工作做出指导。关键词：齿轮箱；角域序列；K邻近度异常检测；故障预警；故障诊断万方数据华北电力大学硕士学位论文AbstractWindpowerasamorematurerenewableenergyhasbeenwidelyused，butasaresu