本文關鍵詞： 風電齒輪箱 敏感測點 相對峭度指標 傳遞路徑 功率流　出處：《哈爾濱工業(yè)大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：風能作為新能源的重要組成部分,其產業(yè)發(fā)展迅速,規(guī)模較大。但風電設備運行環(huán)境極其惡劣,容易發(fā)生故障。風電齒輪箱作為目前風電設備的主流機型的關鍵部件,其運行狀況對整臺風機產生很大影響。因此,對風電齒輪箱進行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷,進而提高風電機組的可靠性是很有必要的。敏感測點和傳遞路徑分析作為機械設備故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測的基礎部分,一直是研究人員重點關注的內容。目前,風電齒輪箱的結構以一級行星加二級平行軸結構為主,由于這種結構的行星輪在運轉中不但自傳而且圍繞太陽輪公轉,所以一旦發(fā)生故障,振動信號從故障點傳遞到傳感器的路徑是時變的,這為風電齒輪箱的故障診斷帶來了巨大的挑戰(zhàn)。所以,研究故障振動信號的傳遞路徑顯得尤為重要。對于同一個故障,不同的測點導致振動信號的傳遞路徑是不同的,并且其對信號的敏感程度不同。針對振動信號敏感測點的研究將有助于風電齒輪箱故障特征的提取和故障機理的揭示,具有重要的理論和工程價值。本文首先對風電齒輪箱的傳動方案、工作原理、結構組成和運行工況等結構特性進行了闡述,總結了風電齒輪箱易于發(fā)生的故障類型,選擇行星齒輪局部剝落故障和行星架軸承外圈故障作為所研究的故障對象,并分析了風電齒輪箱的結構特性對振動信號的影響。針對此種故障的振動信號,在風電齒輪箱的箱體上布置了5處振動加速度傳感器進行測試。為了更好地比較各個傳感器測點的敏感程度,首先對采集到的故障振動信號使用自適應共振稀疏分解法進行分解,將故障信息盡可能分解到高共振分量中。在信號分解的過程中,對品質因子和權重系數進行了同時優(yōu)化,獲得了較好的分解效果。而后,提出了相對峭度的概念,并對原始信號和高共振分量采用相對峭度指標進行分析評價,確定出敏感測點所在的位置。為了評價故障點和敏感測點之間的多條振動信號傳遞路徑的重要性,本文提出了基于功率流的傳遞路徑貢獻量計算方法,分析了風電齒輪箱故障振動信號的6條傳遞路徑,并使用功率流有限元法對風電齒輪箱故障振動信號的多條傳遞路徑進行了仿真分析,基于提出的理論計算出各條傳遞路徑的總貢獻量,并進行排序,確定出故障振動信號的主要傳遞路徑。
[Abstract]:Wind energy as an important part of new energy, its industrial development is rapid, large scale, but the operating environment of wind power equipment is extremely bad. Wind power gearbox is a key part of the mainstream wind power equipment at present, its running condition has a great influence on the whole typhoon machine. Therefore, the condition monitoring and fault diagnosis of wind power gearbox are carried out. Therefore, it is necessary to improve the reliability of wind turbine. As the basic part of mechanical equipment fault diagnosis and condition monitoring, sensitive measuring points and transfer path analysis have been the focus of attention of researchers. At present. The structure of the wind power gearbox is mainly composed of the first planet and the second parallel axis. Since the planetary gear of this structure is not only autobiography but also revolves around the sun wheel, once the fault occurs. The path of vibration signal from fault point to sensor is time-varying, which brings a great challenge to the fault diagnosis of wind power gearbox. It is very important to study the transmission path of fault vibration signal. For the same fault, different measuring points lead to different transmission path of vibration signal. And its sensitivity to the signal is different. The research on the vibration signal sensitive measuring point will be helpful to the extraction of the fault characteristics of the wind power gearbox and the revelation of the fault mechanism. It has important theoretical and engineering value. Firstly, this paper describes the transmission scheme, working principle, structure composition and operating conditions of wind power gearbox. This paper summarizes the fault types of wind power gearbox and selects the local spalling fault of planetary gear and the fault of outer ring of planetary frame bearing as the fault objects. The influence of the structural characteristics of the wind power gearbox on the vibration signal is analyzed, and the vibration signal for this fault is also analyzed. In order to better compare the sensitivity of each sensor, five vibration accelerometers were arranged on the box of wind power gearbox. Firstly, the fault vibration signals are decomposed by adaptive resonance sparse decomposition method, and the fault information is decomposed into high resonance components as far as possible. In the process of signal decomposition. The quality factor and weight coefficient are optimized at the same time, and a good decomposition effect is obtained. Then, the concept of relative kurtosis is proposed, and the relative kurtosis index is used to analyze and evaluate the original signal and the high resonance component. In order to evaluate the importance of multiple vibration signal transmission paths between fault points and sensitive measurement points, a method of calculating the contribution of transmission path based on power flow is proposed. Six transmission paths of wind power gearbox fault vibration signal are analyzed, and power flow finite element method is used to simulate multiple transmission paths of wind power gearbox fault vibration signal. Based on the proposed theory, the total contribution of each transmission path is calculated and sorted, and the main transmission path of the fault vibration signal is determined.
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM614

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