基于變分模態(tài)分解的風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)故障診斷研究.pdf

1、風(fēng)力發(fā)電是近年來(lái)發(fā)展最快的可再生能源，隨著風(fēng)電機(jī)組的逐年投運(yùn)，傳動(dòng)系統(tǒng)逐步進(jìn)入事故高發(fā)期，造成設(shè)備損壞，機(jī)組停機(jī)。風(fēng)電機(jī)組故障診斷能夠有效減少重大事故發(fā)生，同時(shí)為維護(hù)人員安排備用器件提供必要的時(shí)間，因此，風(fēng)電機(jī)組故障診斷已經(jīng)逐漸成為風(fēng)電發(fā)展中的重要研究方向。首先，本文以雙饋式機(jī)組為例，分析了運(yùn)行工況對(duì)振動(dòng)信號(hào)的影響，針對(duì)不同工況研究基于變分模態(tài)分解(VMD)的風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)故障診斷方法，并與經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EMD)和局部均值分解(LMD

2、)進(jìn)行對(duì)比研究，主要內(nèi)容如下:
　　1.提出了一種基于波形匹配和自適應(yīng)高頻諧波的LMD方法?；诓ㄐ纹ヅ涠它c(diǎn)延拓方法，考慮了時(shí)間量對(duì)匹配波形選取的影響，改進(jìn)后的方法能夠有效抑制非平穩(wěn)信號(hào)端點(diǎn)效應(yīng);在模態(tài)混疊種類劃分及方法總結(jié)基礎(chǔ)上，提出了自適應(yīng)高頻諧波LMD法，通過(guò)一次LMD過(guò)程，分離出源信號(hào)中的高頻模態(tài)，并自動(dòng)構(gòu)造相應(yīng)的高頻諧波頻率與幅值，具有自適應(yīng)性與計(jì)算量小的特點(diǎn)。仿真研究與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)檢測(cè)表明，該方法的模態(tài)混疊抑制效果優(yōu)于集總

3、參數(shù)LMD，可有效診斷機(jī)組軸系故障。
　　2.首次將變分模態(tài)分解引入到風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)故障診斷中。仿真研究中，分析了VMD在抑制兩類模態(tài)混疊方面的優(yōu)勢(shì);采用波形匹配法抑制其弱端點(diǎn)效應(yīng);用波動(dòng)法確定模態(tài)分解個(gè)數(shù)，并對(duì)懲罰因子影響作出定性分析?，F(xiàn)場(chǎng)故障數(shù)據(jù)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，與EMD和LMD的二進(jìn)濾波特性不同，VMD具有類似但不同于小波包的分解特點(diǎn)，表現(xiàn)出帶通濾波特性;這一特性使得VMD在機(jī)組軸系故障識(shí)別中，可同時(shí)檢測(cè)出不平衡故障和軸承外圈的早

4、期磨損故障。
　　3.針對(duì)機(jī)組變速運(yùn)行中振動(dòng)信號(hào)具有非平穩(wěn)特性，提出了一種角度域變分模態(tài)分解方法，通過(guò)計(jì)算階比跟蹤技術(shù)，將等時(shí)間采樣信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榈冉嵌炔蓸有盘?hào)，實(shí)現(xiàn)角度域VMD分解。研究表明，該方法有效拓寬了變分模態(tài)分解的使用范圍，能夠處理大范圍內(nèi)的非平穩(wěn)信號(hào)，不僅成功診斷出變速工況下的軸承內(nèi)圈、外圈及滾動(dòng)體故障，而且能夠發(fā)現(xiàn)LMD容易漏診的齒輪輕微磨損故障。
　　4.提出了一種基于變分模態(tài)分解和模糊C均值聚類的傳動(dòng)系統(tǒng)狀態(tài)識(shí)