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风电齿轮箱状态监测与故障诊断系统研究

作　者: 张帅
导　师: 童水光
学　校: 浙江大学
专　业: 热能工程
关键词: 风电齿轮箱状态监测故障诊断齿轮振动信号奇异值分解
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

随着风电装机容量的迅速增长和风电装备制造业的快速发展,加强机组的状态监测具有重要意义。本文依托浙江省重大科技专项“大兆瓦级风电齿轮箱关键技术研究及产业化”,以W2000DF齿轮箱为研究对象,开发了风电齿轮箱状态监测与故障诊断系统,主要研究内容和成果如下：(1)针对远程监测的目标,构建了风电齿轮箱状态监测与故障诊断系统的框架,提出了系统的总体方案。基于该框架详细设计了系统的三大组成部分：现场监测站、企业监测诊断中心和远程分析终端,并通过实验室的齿轮箱试验台对系统框架进行了测试和验证。(2)针对状态监测子系统,分别研发了基于LabVIEW的数据采集模块,实现了风电齿轮箱的状态参数在工业现场的实时监控；设计了存储采集信息的数据库管理系统,将采集的温度、压力和加速度信息存入数据库；研发了基于C#的远程监测模块,通过远程终端与数据库的对接,实现了状态监测的远程显示。(3)针对风电齿轮箱故障中的齿轮故障,分析了齿轮故障振动信号特征以及调制机理,研究了基于奇异值分解的齿轮振动信号特征提取方法,提出了通过增大奇异值分解阶次,来调整奇异值分布,以便于提取信号振动特征的方法,并对该方法进行了仿真试验和实例分析。结果表明：在信噪比较小的情况下,通过增加吸引子轨迹矩阵维数(奇异值分解阶次)的方法,可以分散噪声能量,凸显振动信号特征。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
目录  7-9
第1章绪论  9-17
  1.1 课题概述  9-11
    1.1.1 课题来源  9
    1.1.2 课题背景  9-11
    1.1.3 课题意义  11
  1.2 国内外研究现状  11-16
    1.2.1 风电齿轮箱简介  11-13
    1.2.2 国内研究现状  13-14
    1.2.3 国外研究现状  14-16
  1.3 课题研究的主要内容  16-17
第2章系统框架  17-22
  2.1 系统的功能需求  17
  2.2 总体方案设计  17-19
    2.2.1 系统结构模式  19
    2.2.2 网络环境  19
  2.3 系统组成  19-21
    2.3.1 现场监测站  19-20
    2.3.2 企业监测诊断中心  20
    2.3.3 远程分析终端  20-21
  2.4 本章小结  21-22
第3章状态监测子系统的研究  22-45
  3.1 风电齿轮箱状态监测系统概述  22-26
  3.2 基于LABVIEW的数据采集模块的设计  26-36
    3.2.1 监测参数及测点选取  26-28
    3.2.2 系统硬件结构  28-31
    3.2.3 系统软件设计  31-36
  3.3 数据库设计  36-39
  3.4 基于C#的远程监测模块的设计  39-44
    3.4.1 系统概述和原理  39-40
    3.4.2 系统程序实现  40-44
  3.5 本章小结  44-45
第4章故障诊断子系统的研究  45-66
  4.1 齿轮箱故障振动信号特征分析  45-49
    4.1.1 齿轮振动信号特征分析  45-49
  4.2 基于奇异值分解的故障诊断研究  49-59
    4.2.1 奇异值分解定义  49-51
    4.2.2 基于奇异值分解的特征提取方法  51-53
    4.2.3 仿真试验  53-59
  4.3 系统验证  59-65
    4.3.1 数据采集模块的验证  60-62
    4.3.2 远程监测模块的验证  62
    4.3.3 振动特征提取实例分析  62-65
  4.4 本章小结  65-66
第5章总结与展望  66-68
  5.1 总结  66
  5.2 展望  66-68
参考文献  68-72
作者简历  72

风电齿轮箱状态监测与故障诊断系统研究

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