兆瓦級直驅(qū)風力發(fā)電機主軸軸承故障診斷方法研究.pdf

1、由于對煤炭、石油的過度開發(fā)利用以及工業(yè)廢氣、汽車尾氣的肆意排放，我國環(huán)境承載能力已達上限，多城市出現(xiàn)重污染天氣，給人們的工作生活帶來許多負面影響，開發(fā)新型能源已迫在眉睫。在此情況下，風力發(fā)電作為新型能源產(chǎn)業(yè)，對改善我國能源結(jié)構(gòu)、推動生態(tài)和環(huán)境建設(shè)具有十分重要的意義。
　　兆瓦級直驅(qū)風力發(fā)電機作為將風能轉(zhuǎn)換為電能的設(shè)備，以其巨大的優(yōu)勢已成為風電領(lǐng)域的最新趨勢。然而，由于其運行環(huán)境相當惡劣，導致其故障率較高，尤其是關(guān)鍵部件的損壞，將會

2、造成巨大損失。主軸軸承作為兆瓦級直驅(qū)風力發(fā)電機傳動系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，承擔著重要的任務，同時，也更加容易出現(xiàn)故障。對直驅(qū)式的機組而言，主軸軸承一旦出現(xiàn)故障，如果未能及時維護，輕則迫使機組停機，更換昂貴組件，重則損毀整個機組，造成巨大損失。因此，對兆瓦級直驅(qū)風力發(fā)電機主軸軸承進行故障診斷，對整個機組的運行維護和降低成本具有重要的意義。
　　本文從以下幾個方面對兆瓦級直驅(qū)風力發(fā)電機主軸軸承進行研究：
　?。?）對兆瓦級直驅(qū)風力發(fā)電機

3、的機組結(jié)構(gòu)和工作原理進行研究，在了解風力發(fā)電機主軸軸承屬性特點的基礎(chǔ)上，對主軸軸承的振動和故障診斷機理進行深入研究，為主軸軸承的故障診斷方法研究提供了理論基礎(chǔ)。
　?。?）針對多數(shù)文獻中主軸軸承振動數(shù)據(jù)缺乏真實性的問題，以真實風力發(fā)電機為采集對象，搭建主軸軸承振動信號的采集系統(tǒng)，獲取主軸軸承的實測振動數(shù)據(jù)；在MATLAB中對實測信號進行軟件編程與信號處理，采用濾波和去除趨勢項的預處理方法，有效去除原始信號中的干擾成分，為本文振動信

4、號特征分析和聚類識別提供有效的數(shù)據(jù)來源。
　　（3）基于α穩(wěn)定分布法，對主軸軸承不同工況下的實測振動信號進行了特征分析，結(jié)果表明，各工況下的振動信號具有明顯的α穩(wěn)定分布特征；基于支持向量機支持小樣本的原理，提出了基于SVM的主軸軸承單類故障診斷方法，通過建立SVM多類分類模型，實現(xiàn)了對經(jīng)過歸一化處理的特征樣本的訓練和預測，成功預測主軸軸承正常、內(nèi)環(huán)故障和外環(huán)故障三種工況的振動信號，驗證了所提方法的有效性與可行性；對SVM參數(shù)進行尋

5、優(yōu)測試，測試結(jié)果表明，尋優(yōu)參數(shù)能夠有效提高SVM多類分類的預測準確率。
　?。?）以軸承典型故障發(fā)展趨勢為基礎(chǔ)，構(gòu)建動態(tài)故障情況下的軸承振動仿真信號，通過模型方程進行過渡處理；基于α穩(wěn)定分布法提出了動態(tài)故障下的軸承故障診斷方案，在方案中，采用α穩(wěn)定分布法和數(shù)學擬合法提取仿真振動信號動態(tài)特征，構(gòu)建樣本并輸入SVM多類分類器中進行訓練和預測，以圓珠滾動軸承和兆瓦級直驅(qū)風力發(fā)電機的主軸軸承實測信號進行方法驗證，結(jié)果表明，所提方法能夠有效