风力发电机齿轮箱故障预警方法研究

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1、硕士学位论文MASTERDISSERTATION论文题目风力发电机齿轮箱故障预警方法研究作者姓名张欣欣学位类别工程硕士指导教师谢平教授2015年5月中图分类号：TP242.6学校代码：10216UDC：621.3密级：公开工程硕士学位论文（应用研究型）风力发电机齿轮箱故障预警方法研究硕士研究生：张欣欣导师：谢平教授副导师：武鑫高级工程师申请学位：工程硕士工程领域：仪器仪表工程所属学院：电气工程学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinInstrumentandMeterEngineeringFAULTWARNINGMETH

2、ODOFWTNDTURBINEGEARBOXByZhangXinxinSupervisor:ProfessorXiePingYanshanUniversityMay,2015燕山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《风力发电机齿轮箱故障预警方法研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。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。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书

3、《风力发电机齿轮箱故障预警方法研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、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。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密R。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要随着能源危机及环境恶化双重压力的影响，世

4、界能源供应战略发生了重大变化，风能作为一种可再生的清洁能源，在许多国家能源战略中起到重要的作用。风力发电机是实现风能与电能转化的主要设备，其装机容量逐年增加，尤其在我国发展更为迅猛，但同时也暴露出故障频发、维护费用昂贵等问题。齿轮箱作为风电机组的关键部件，制约着风电机组的工作状态，据统计因齿轮箱故障引起维护费用占总维护费用的40%以上。本课题以风机齿轮箱为研究对象，以振动监测分析为主，基于回声状态网络方法，从理论方法和系统设计方面展开研究，构建其状态监测与故障预警模型及系统，以提高风电机组故障监测的准确率，早期故障预警的可靠性，降低误警率与漏警率。论文的主要研

5、究内容如下：(1)研究基于回声状态网络的设备振动状态监测方法。研究回声状态网络的参数选取及训练学习问题，针对设备振动监测参数可预测性特点，构建基于回声状态网络的设备监测模型，实现状态参数的可靠预测及设备早期故障检测。通过Lorenz仿真数据和轴承全寿命振动数据对该模型的性能进行验证。(2)研究基于回声状态网络的风机齿轮箱故障动态监测方法。详细分析风电场机组现有SCADA系统的监测原理及功能，针对其预警功能薄弱、报警模式单一等不足，研究基于回声状态网络和滑窗技术的动态阈值监测方法，实现齿轮箱运行状态的动态监测。通过对机组SCADA历史数据进行分析验证该模型的有效

6、性。(3)设计搭建风电齿轮箱故障预警系统。基于LabVIEW设计面向风电齿轮箱的故障预警系统，集成所提出的回声状态网络动态监测方法，实现数据采集、预处理、特征提取及监测预警等功能。通过风力发电实验平台进行实验测试和系统应用验证所设计系统的可行性和实用性。关键词：风电机组；齿轮箱；回声状态网络；动态阈值；故障预警-I-AbstractAbstractWiththeinfluenceofbothenergycrisisandenvironmentaldeterioration,theworldenergysupplystrategyhasgreatlychange

7、d.Windenergy,asoneoftherenewables,playsanimportantroleintheenergystrategiesofmanycountries.Windturbinesarethemainequipmenttotansformwindenergytoelectronicenergy,whoseinstalledcapacityarebeingincreasedyearbyyear.Meanwhileourcountryhasseenmorerapiddevelopmentofwindenergy.Corresponding

8、lyaseriesofissuesin