一種變轉(zhuǎn)速下風(fēng)力發(fā)電機行星齒輪系統(tǒng)故障診斷方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種變轉(zhuǎn)速下風(fēng)力發(fā)電機行星齒輪系統(tǒng)故障診斷方法，為克服現(xiàn)有技術(shù)中變轉(zhuǎn)速故障診斷方法存在的不足，本發(fā)明采用了對信號進行階次包絡(luò)分析的方法，即先通過轉(zhuǎn)速傳感器獲取輸入(輸出)軸轉(zhuǎn)速信號，再通過擬合得到擬合函數(shù)，通過積分得到轉(zhuǎn)角隨時間的變化函數(shù)，通過插值的方法，獲取等角度重采樣的時間序列，通過時間序列對加速度振動信號進行插值，得到等角度重采樣振動信號，再對振動信號的包絡(luò)作FFT，就可以得到階次包絡(luò)譜。通過階次分析能很好的解決變轉(zhuǎn)速帶來的頻譜分析問題，包絡(luò)分析能很好的抑制噪聲的干擾，所以階次包絡(luò)分析的方法能很好的應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機行星齒輪系統(tǒng)的故障診斷。
【專利說明】一種變轉(zhuǎn)速下風(fēng)力發(fā)電機行星齒輪系統(tǒng)故障診斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電機【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種變轉(zhuǎn)速下風(fēng)力發(fā)電機行星齒輪系統(tǒng)故障診斷方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于受風(fēng)切變、湍流等風(fēng)力變化造成的非平穩(wěn)工作條件以及頻繁低速啟動等因素的影響，風(fēng)電行星齒輪傳動系統(tǒng)的工作轉(zhuǎn)速和載荷均是非平穩(wěn)、時變的。這使得原有基于定轉(zhuǎn)速情況下的故障診斷方法，如振動分析、頻譜分析對實際風(fēng)力發(fā)電機的故障診斷不太實用(如圖2、3所示)。而階次分析通過對信號進行等角度采樣，可以很好的分析與轉(zhuǎn)速相關(guān)的振動信號，能消除或降低轉(zhuǎn)速變化對振動信號分析的影響，是變轉(zhuǎn)速工況下故障診斷的常用方法。階次分析也逐漸應(yīng)用于齒輪系統(tǒng)故障診斷中且取得了良好的應(yīng)用效果。2009年
H.Li通過求階次譜和階次倒譜的方法，實現(xiàn)了對定軸齒輪系統(tǒng)故障的診斷，2010年J.S.Cheng通過離散小波信號分解結(jié)合階次包絡(luò)分析，實現(xiàn)了對定軸齒輪系統(tǒng)故障的診斷，但上述故障診斷方法均是針對定軸齒 輪系統(tǒng)開展。而行星齒輪系統(tǒng)由于部件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，振動信號相互耦合，低頻噪聲干擾嚴重，頻譜邊帶豐富，很多針對定軸齒輪系統(tǒng)的故障診斷方法無法應(yīng)用于行星齒輪系統(tǒng)。
[0003]所以，在階次分析的基礎(chǔ)上，找出處理行星齒輪系統(tǒng)信號耦合，噪聲嚴重等問題的方法，對解決現(xiàn)有技術(shù)中變轉(zhuǎn)速故障診斷方法存在的不足，具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種變轉(zhuǎn)速下風(fēng)力發(fā)電機行星齒輪系統(tǒng)故障診斷方法。
[0005]為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種變轉(zhuǎn)速下風(fēng)力發(fā)電機行星齒輪系統(tǒng)故障診斷方法，其特征在于包括以下步驟:
(1)在風(fēng)力發(fā)電機行星齒輪系統(tǒng)的增速端上設(shè)置振動加速度傳感器，減速端上設(shè)置轉(zhuǎn)速傳感器；
(2)通過轉(zhuǎn)速傳感器獲取輸入或輸出軸轉(zhuǎn)速信號,再通過擬合得到擬合函數(shù),/的；
(3)根據(jù)得到的擬合函數(shù),通過積分得到轉(zhuǎn)角隨時間的變化函數(shù)；
(4)對轉(zhuǎn)速變化曲線進行等角度劃分然后通過插值的方法，獲取等角度重采樣的時間序列;
(5)根據(jù)時間序列h對振動加速度振動信號I”仍進行插值，得到等角度重采樣振動信號疒(?);
(6)對振動信號了>>作FFT，得到階次譜；
(7)求振動信號的希爾伯特變換，獲取解析信號g(i).；(8 )求解析信號的幅值；
(9)減?)即為信號的包絡(luò)，對j的作FFT即可以得到階次包絡(luò)譜。
[0006]本發(fā)明采用了對信號進行階次包絡(luò)分析的方法，即先通過轉(zhuǎn)速傳感器獲取輸入(輸出)軸轉(zhuǎn)速信號,再通過擬合得到擬合函數(shù),(I),通過積分得到轉(zhuǎn)角隨時間的變化函數(shù),通過插值的方法,獲取等角度重采樣的時間序列h，通過時間序列t&對加速度振動信號進行插值，得到等角度重采樣振動信號,再對振動信號.y#ω的包絡(luò)作FFT，就可以得到階次包絡(luò)譜。通過階次分析能很好的解決變轉(zhuǎn)速帶來的頻譜分析問題，包絡(luò)分析能很好的抑制噪聲的干擾。所以階次包絡(luò)分析的方法能很好的應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機行星齒輪系統(tǒng)的故障診斷，解決了頻譜分析及階次分析在高噪聲、變轉(zhuǎn)速信號分析中的不足，因此具有廣闊的市場空間。
[0007]【專利附圖】

【附圖說明】
圖1是本發(fā)明變轉(zhuǎn)速情況下轉(zhuǎn)速信號及轉(zhuǎn)角信號；
圖2是現(xiàn)有技術(shù)中定轉(zhuǎn)速情 況下故障信號頻譜圖；
圖3是現(xiàn)有技術(shù)中變轉(zhuǎn)速情況下噪聲對故障信號階次譜圖的影響；
圖4是本發(fā)明變轉(zhuǎn)速情況下無故障及有故障時的階次包絡(luò)譜；
圖5是本發(fā)明故障診斷方法的實施過程示意圖。
【具體實施方式】
[0008]下面結(jié)合附圖1、4、5和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0009]圖5為實施過程示意圖，先通過加速度傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器分別采集振動信號及轉(zhuǎn)速信號，通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)值信號，將轉(zhuǎn)速傳感器采集的輸入軸轉(zhuǎn)速信號η(?)通過擬合得到擬合函數(shù)《?仍，通過積分得到轉(zhuǎn)角隨時間的變化函數(shù)
【權(quán)利要求】
1.一種變轉(zhuǎn)速下風(fēng)力發(fā)電機行星齒輪系統(tǒng)故障診斷方法，其特征在于包括以下步驟: (1)在風(fēng)力發(fā)電機行星齒輪系統(tǒng)的增速端上設(shè)置振動加速度傳感器，減速端上設(shè)置轉(zhuǎn)速傳感器；(2)通過轉(zhuǎn)速傳感器獲取輸入或輸出軸轉(zhuǎn)速信號〃(?),再通過擬合得到擬合函數(shù)Z的；(3)根據(jù)得到的擬合函數(shù)，通過積分得到轉(zhuǎn)角隨時間的變化函數(shù)珥?= [?.(私; (4)對轉(zhuǎn)速變化曲線進行等角度劃分然后通過插值的方法，獲取等角度重采樣的時間序列； (5)根據(jù)時間序列h對振動加速度振動信號進行插值，得到等角度重采樣振動信號Τ*(?)； (6)對振動信號YΦ(?)作FFT，得到階次譜； (7)求振動信號YΦ?的希爾伯特變換，獲取解析信號我!)； (8 )求解析信號的幅值.； (9).肩乃即為信號的包絡(luò)，對.肩X)作FFT即可以得到階次包絡(luò)譜。
【文檔編號】G01M13/02GK103884502SQ201410129998
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】桂勇, 韓勤鍇, 黃志誠, 褚福磊 申請人:清華大學(xué), 褚福磊