階比分析與小波-SVD在風電齒輪箱狀態(tài)監(jiān)測中的研究與應(yīng)用.pdf

1、近年來,我國的風能發(fā)電得到了持續(xù)快速的發(fā)展。但風電機組大多安裝在高山、荒野、海島等自然環(huán)境惡劣地區(qū),常年經(jīng)受變向變負荷風力作用以及酷暑嚴寒等極端天氣影響,風電機組很容易遭到破壞且不易維修,其中齒輪箱故障是引起長時間停機的最主要原因。因此,對風電齒輪箱進行有效監(jiān)測并盡早地發(fā)現(xiàn)齒輪箱故障具有非常重大的意義。
　　目前,大多風電企業(yè)的風機監(jiān)控系統(tǒng)采用溫度、扭矩等參數(shù)監(jiān)測方法,對齒輪箱的監(jiān)測主要是軸承溫度的監(jiān)測,使得監(jiān)測的結(jié)果不夠準確和具

2、體。振動監(jiān)測應(yīng)用于風電齒輪箱的監(jiān)測已成為一種主流趨勢。本文分析了風電齒輪箱與普通齒輪箱監(jiān)測的不同點,對監(jiān)測中遇到的難點采用了有效的信號處理方法來解決。通過齒輪箱實驗臺模擬了風電齒輪箱監(jiān)測的幾個關(guān)鍵部分,并依據(jù)虛擬儀器原理,搭建了齒輪箱試驗臺的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),利用合理的信號處理方法提取出振動信號中的有效信息,同時也證明了該方法的有效性。
　　利用虛擬儀器原理,以齒輪箱試驗臺作為監(jiān)測對象,選取NI公司的同步數(shù)據(jù)采集卡和加速度傳感器、轉(zhuǎn)速

3、傳感器等裝置,通過虛擬儀器的軟件平臺LabVIEW編程來進行各通道振動信號的同步采集,并存儲數(shù)據(jù),便于對數(shù)據(jù)分析處理。
　　針對風電齒輪箱的轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定,隨風速變化的特點,模擬試驗臺采用變頻電機來模擬主軸轉(zhuǎn)速的變化,采用階比分析方法將非平穩(wěn)的振動信號轉(zhuǎn)化為平穩(wěn)的角域信號進行分析;信號的降噪是決定信號特征提取成敗的關(guān)鍵,針對于齒輪箱噪聲大、轉(zhuǎn)速低的特點,本文分析了小波降噪的多分辨率的優(yōu)勢和閾值降噪可能失去有用信息的缺點,分析了SVD降

4、噪的關(guān)鍵問題,最后選取小波分解和SVD降噪相結(jié)合的方法來對角域信號進行降噪處理,提取有用信息,通過仿真信號分析證明該方法降噪效果優(yōu)于小波降噪。
　　本文通過齒輪箱試驗臺、數(shù)據(jù)采集設(shè)備、計算機等硬件設(shè)備和LabVIEW軟件平臺,建立了齒輪箱在線監(jiān)測系統(tǒng),可以實現(xiàn)對振動信號的實時采集和時域、階比等分析處理,并結(jié)合建立的特征階比庫,便于監(jiān)測人員進行故障分析。同時,建立了齒輪箱離線分析系統(tǒng),不僅可以對歷史振動數(shù)據(jù)作時域分析、階比分析,還可