风力发电机组齿轮箱故障特征提取方法研究

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1、分类号学号M201270931  学校代码10487 密级硕士学位论文风力发电机组齿轮箱故障特征提取方法研究学位申请人：张伟鹏学科专业：热能工程指导教师：杨涛副教授答辩日期：2015年5月21日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringStudyontheextractionmethodofwindturbinegearboxfaultfeatureCandidate:ZhangWeipengMajor:ThermalEngine

2、eringSupervisor:Assoc.Prof.YangTaoHuazhong University of Science and TechnologyWuhan, Hubei 430074, P. R. ChinaApr.2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权

3、书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在____________年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要风力发电机组随着单机组的容量增加，齿轮箱承受的载荷也随之增加，加上其复杂多变的工况，导致风力发电机组故障频发。

4、本文通过搭建风电机组齿轮箱故障实验台架，分别提取齿轮箱局部故障与分布式故障的振动信号和电流信号。基于时频域分析方法，通过分析振动信号的时域因子（峰峰值、峭度等）及其幅值谱图，初步判断故障的存在性。为了进一步对齿轮箱故障进行特征提取，采用双谱分析方法，双谱具有检测信号的二次相位耦合和抑制高斯噪声的性质。对齿轮箱振动信号进行高斯分解，利用双谱绘制其等高线图和瀑布图，在等高线图上分别可以找到分布式故障和局部故障的特征频率，且对于同一种故障，随着故障的发展，双谱峰值也随着信号的调制加强而减小，且双谱能很好的抑制噪声的干扰，有效的诊断了齿轮箱的故障。基于振动信号的诊断方法由于

5、振动传感器安装不便与损坏，且振动的故障信号与故障的关联性小，提出了使用发电机侧电流信号诊断齿轮箱故障的研究思路，首先，建立了故障条件下的电流信号的模型。类似于振动信号，电流信号同样也具有调制现象，以及故障特征频率为间距的变频带分布形式。其次，分析了在齿轮箱发生故障以后发电机侧的电流信号在频域内的变化规律。基于此，利用双谱分析行星轮齿轮箱中的太阳轮点蚀（一到八面）及断齿（一到四面）发展故障，绘制电流信号双谱图和切线谱图。对于点蚀和断齿发展故障，在双谱的切线谱上，电流基本频率处的峰值随着故障面数的增加，峰值随之减小，而故障频率处峰值则呈增加的趋势，对于点蚀七面和八面故障

6、，故障由局部故障发展为分布式故障，故障特征频率处的峰值反而减小。可以看出基于发电机侧电流信号也能有效的提取齿轮箱的故障特征。该诊断方法为实际风场故障诊断提供了一种新的诊断思路。关键词：风力发电；齿轮箱；故障诊断；振动信号；电流信号；双谱I华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTWith wind turbinesingle unitcapacity increased,the loadbearingof thegearboxis also increased, coupled withthecomplex and changeable conditions,resu

7、lted infrequent faultsof wind turbine gearbox.In this paper,throughbuiltthe wind turbine gearbox faulttest bench,the vibrationsignals and current signalsof gear distributed fault and partial fault were extracted.Through analysis ofvibration domain factor(peak to peak value,kurtosis)