• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      一種基于幅值調(diào)制比率的風(fēng)電機(jī)組齒輪箱失效自動(dòng)識(shí)別方法

      2017-09-12 01:31:22蘇連成陳琪海
      失效分析與預(yù)防 2017年3期
      關(guān)鍵詞:齒輪箱比率幅值

      蘇連成,陳琪海

      (1.無(wú)損檢測(cè)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(南昌航空大學(xué)),南昌 330063;2.燕山大學(xué),河北 秦皇島 066004)

      一種基于幅值調(diào)制比率的風(fēng)電機(jī)組齒輪箱
      失效自動(dòng)識(shí)別方法

      蘇連成1,2,陳琪海2

      (1.無(wú)損檢測(cè)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(南昌航空大學(xué)),南昌 330063;2.燕山大學(xué),河北 秦皇島 066004)

      風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)部位多,數(shù)據(jù)分析工作量大,人工故障識(shí)別的方式使得風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)報(bào)告滯后。本研究提出一種基于幅值調(diào)制比率的風(fēng)電機(jī)組齒輪箱失效自動(dòng)識(shí)別方法,針對(duì)風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)速不平穩(wěn)的特點(diǎn)首先對(duì)齒輪箱振動(dòng)加速度信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻分析得到機(jī)組的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速,然后進(jìn)行階比處理將等時(shí)間間隔信號(hào)序列重采樣轉(zhuǎn)換成等角度間隔信號(hào)序列,頻域變換后選擇一倍嚙合頻率和兩倍嚙合頻率幅值較大值,計(jì)算調(diào)制間隔為轉(zhuǎn)頻的多頻率點(diǎn)幅值累加和,再將與較大嚙合頻率處的幅值調(diào)制比率作為特征值表征齒輪箱的失效狀態(tài)。恒速和變速風(fēng)電機(jī)組齒輪箱振動(dòng)數(shù)據(jù)分析結(jié)果都表明該特征值具有良好的故障與正常狀態(tài)區(qū)分能力,且不同轉(zhuǎn)速下該特征值具有穩(wěn)定性。

      風(fēng)電機(jī)組齒輪箱;幅值調(diào)制;時(shí)頻分析;故障診斷;失效分析

      0 引言

      至2016年底,我國(guó)風(fēng)電機(jī)組累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)168 GW,超過(guò)全球總?cè)萘康?/3[1]。通過(guò)齒輪箱增速的雙饋型機(jī)組占總風(fēng)電機(jī)組數(shù)量的75%~80%,雖然與電氣系統(tǒng)相比,齒輪箱故障率相對(duì)較低[2-4],但由于重達(dá)幾十噸,裝配在距地面近百米的塔架上,一旦故障失效,維修即需大型吊車(chē)等輔助設(shè)備,費(fèi)用高,時(shí)間長(zhǎng)。實(shí)時(shí)采集處理齒輪箱的振動(dòng)數(shù)據(jù)可以評(píng)估齒輪箱的狀態(tài),從而可以在故障前采取針對(duì)性處理措施,避免嚴(yán)重故障和長(zhǎng)期停機(jī)損失[3]。

      風(fēng)電機(jī)組齒輪箱多是行星和平行級(jí)混合的三級(jí)增速結(jié)構(gòu),旋轉(zhuǎn)部件多,頻率成分復(fù)雜,增加了故障識(shí)別的難度。同時(shí)風(fēng)速的不穩(wěn)定造成變速、變負(fù)載工況下振動(dòng)信號(hào)具有時(shí)變和非平穩(wěn)特點(diǎn),使得通常的時(shí)域[5]和頻域[6]分析方法的效果不夠理想。時(shí)頻分析[7-12]、小波變換[13-14]、經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解[15-16]、階次跟蹤分析[17-18]等非平穩(wěn)信號(hào)處理算法在風(fēng)電機(jī)組齒輪箱的故障診斷上表現(xiàn)出了良好的性能,但算法復(fù)雜,計(jì)算量大;且分布式發(fā)電的風(fēng)電機(jī)組數(shù)量多,每臺(tái)機(jī)組又有多個(gè)測(cè)點(diǎn)(通常在主軸承、齒輪箱和發(fā)電機(jī)處安置8個(gè)振動(dòng)加速度測(cè)點(diǎn),齒輪箱裝配5個(gè)),手動(dòng)分析處理的效率低[17],風(fēng)場(chǎng)往往幾個(gè)月后才拿到檢測(cè)報(bào)告,容易故障漏報(bào)。德國(guó)工程師協(xié)會(huì)制定了針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的故障判別標(biāo)準(zhǔn)VDI3834[19],可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)閾值和各關(guān)鍵部件的頻帶振動(dòng)有效值判別其運(yùn)行狀態(tài)(正常、警告還是故障)。但研究表明,無(wú)論是齒輪箱還是發(fā)電機(jī)軸承,僅僅根據(jù)VDI3834標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行狀態(tài)識(shí)別故障誤報(bào)和漏報(bào)率都非常高[20],只能作為振動(dòng)數(shù)據(jù)精細(xì)分析選擇的參考依據(jù),即從海量振動(dòng)數(shù)據(jù)中選擇超過(guò)或接近標(biāo)準(zhǔn)警告閾值的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的頻譜分析以降低工作量。

      D. Zappalà等[21]用邊帶功率因數(shù)表征風(fēng)電機(jī)組齒輪箱的狀態(tài),并在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的齒輪試驗(yàn)平臺(tái)上驗(yàn)證了有效性。然而該算法只適用于恒轉(zhuǎn)速工況,實(shí)際風(fēng)速的不穩(wěn)定特點(diǎn)會(huì)使得機(jī)組的轉(zhuǎn)速變化,從而使得轉(zhuǎn)頻和嚙合頻率難以確定導(dǎo)致該算法失效。針對(duì)上述問(wèn)題,本研究在邊帶能量的基礎(chǔ)上提出一種改進(jìn)的幅值調(diào)制算法,以實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)工況下變速齒輪箱失效的自動(dòng)識(shí)別?;诟咚佥S故障頻率占齒輪箱總故障率的80%以上[20],本研究將齒輪箱高速軸作為研究對(duì)象,即后續(xù)計(jì)算的頻譜圖邊帶間隔取高速軸轉(zhuǎn)頻。

      1 算法介紹

      齒輪的振動(dòng)通常是齒輪嚙合激勵(lì)振動(dòng),主要頻率成分是齒輪嚙合頻率。一旦某個(gè)齒輪發(fā)生故障失效,則齒輪嚙合必然會(huì)引起振動(dòng)幅值的變化,振動(dòng)幅值的變化在相應(yīng)的頻譜上表現(xiàn)為嚙合頻率兩側(cè)出現(xiàn)邊帶,邊帶與嚙合頻率的間隔為齒輪所在軸的轉(zhuǎn)頻或倍頻(通常為轉(zhuǎn)頻或倍頻,但偶爾表現(xiàn)為固有頻率或其他頻率)。通過(guò)邊帶的幅值變化,可以大體判斷出該轉(zhuǎn)頻所對(duì)應(yīng)的軸上齒輪是否發(fā)生故障以及故障程度。且根據(jù)齒輪箱具體結(jié)構(gòu),可以求出各級(jí)齒輪的嚙合頻率,確定故障齒輪。正常狀態(tài)下的齒輪箱振動(dòng)方程可以表示為

      式中,X(t)為時(shí)域振動(dòng)幅值,Xn為第n階嚙合頻率處的幅值,φn為第n階嚙合頻率處的相位,fc為相應(yīng)齒輪的嚙合頻率。

      故障齒輪在嚙合過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生幅值調(diào)制現(xiàn)象,裝配有故障齒輪的軸旋轉(zhuǎn)一周,齒輪上的缺陷通過(guò)一次,因此調(diào)制函數(shù)是以齒輪所在軸的轉(zhuǎn)動(dòng)周期為周期的函數(shù),若am(t)為幅值調(diào)制函數(shù),則

      式中,Am為幅值調(diào)制函數(shù)第m階分量,φm為幅值調(diào)制函數(shù)第m階的相位,fn為缺陷齒輪所在軸的轉(zhuǎn)頻。

      將式(1)、式(2)進(jìn)行合并,可得發(fā)生調(diào)制時(shí)的振動(dòng)模型

      對(duì)X(t)進(jìn)行傅里葉變換后,將得到以嚙合頻率fc為及其諧波為中心,以調(diào)制頻率fn以及其倍頻為間隔形成調(diào)制邊頻帶。

      此外,實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)齒輪箱嚙合頻率的1倍頻和2倍頻處振動(dòng)幅值在不同轉(zhuǎn)速處大小會(huì)發(fā)生變化,為提高算法的穩(wěn)定性,本研究取較大處的幅值A(chǔ)max,以邊帶幅值的累加和與Amax的比值作為指標(biāo)表征齒輪箱的失效狀態(tài),定義此算子表達(dá)式:

      式中,S為表征齒輪箱失效程度的特征值幅值調(diào)制比率,Amax(i)為較大嚙合頻率位置第i倍轉(zhuǎn)頻間隔處的幅值,n為轉(zhuǎn)頻間隔,取值為3、4、5、6;Amax=max(A1,A2)為1倍和2倍嚙合頻率處的較大的頻譜幅值。

      幅值調(diào)制比率計(jì)算流程圖如圖1所示,首先對(duì)采集到的齒輪箱振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)頻分析,提取出實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速曲線(xiàn),然后根據(jù)轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)對(duì)振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行階比處理和頻譜分析。再由機(jī)組齒輪箱結(jié)構(gòu)算出嚙合頻率,比較頻譜圖中嚙合頻率和二倍嚙合頻率處幅值大小,取幅值較大值A(chǔ)max。然后計(jì)算間隔是轉(zhuǎn)頻多倍頻邊帶幅值累加和作為調(diào)制幅值,以調(diào)制幅值和Amax的百分比作為齒輪箱的幅值調(diào)制比率,表征齒輪箱的失效狀態(tài)。齒輪正常狀態(tài)下幅值調(diào)制比率通常很小,故障失效狀態(tài)時(shí)邊帶調(diào)制會(huì)加強(qiáng),邊帶幅值增大的同時(shí)幅值調(diào)制比率增高,因此該幅值調(diào)制比率算子具有表征齒輪箱失效狀態(tài)的理論基礎(chǔ)。

      圖1 幅值調(diào)制流程圖Fig.1 Flow chart of amplitude modulation

      2 有效性分析

      表1為美國(guó)國(guó)家再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組試驗(yàn)臺(tái)齒輪箱數(shù)據(jù),齒輪箱為一級(jí)行星兩級(jí)平行結(jié)構(gòu),高速軸齒數(shù)為22。試驗(yàn)數(shù)據(jù)中正常狀態(tài)數(shù)據(jù)和故障狀態(tài)數(shù)據(jù)各包含10組,每組采集時(shí)間為1 min,采樣頻率為40 kHz,測(cè)試工況見(jiàn)如表1。

      故障診斷常用的振動(dòng)有效值特征結(jié)果見(jiàn)圖2,可知恒定轉(zhuǎn)速正常和故障狀態(tài)下齒輪箱振動(dòng)有效值差別顯著,振動(dòng)有效值可作為特征值用于區(qū)分二者狀態(tài)。但依據(jù)風(fēng)電行業(yè)故障識(shí)別的VDI3834標(biāo)準(zhǔn),齒輪箱振動(dòng)加速度信號(hào)的有效值小于7.5 m/s2都屬于正常狀態(tài),雖然兩種狀態(tài)的有效值差別明顯,但在風(fēng)速不穩(wěn)定的實(shí)際工況下仍無(wú)法判斷齒輪箱故障。

      表1 齒輪箱測(cè)試工況Table 1 Test condition of gearbox

      圖2 齒輪箱正常和故障失效狀態(tài)下加速度信號(hào)有效值Fig.2 Root mean square of gearbox under normal and failure conditions

      由恒速1 800 r/min工況和齒輪箱結(jié)構(gòu)可確定嚙合頻率,對(duì)齒輪箱故障率最高的高速軸嚙合頻率處求取幅值調(diào)制比率,為獲取最高的正常和故障失效狀態(tài)區(qū)分度,此處分別求取間隔3、4、5、6倍轉(zhuǎn)頻間隔的邊帶幅值累加和與1倍和2倍嚙合頻率幅值較大值的比(不同轉(zhuǎn)速和工況下多組數(shù)據(jù)顯示,1倍嚙合頻率和2倍嚙合頻率的大小關(guān)系不確定,取其較大者可得到穩(wěn)定的幅值比率)。正常和故障狀態(tài)下3、4、5、6倍頻幅值調(diào)制比率的結(jié)果曲線(xiàn)如圖3所示。

      由圖3可以看出處于正常狀態(tài)的齒輪箱也存在幅值調(diào)制現(xiàn)象,其多是由于齒輪加工、裝配存在誤差所致,但調(diào)制比率遠(yuǎn)低于故障失效狀態(tài)下的值。由圖可看出同一種狀態(tài)下,取調(diào)制幅值為嚙合頻率左右6倍轉(zhuǎn)頻累加和時(shí),所求取的幅值調(diào)制比率特征值可以獲取正常和失效狀態(tài)最高的區(qū)分度,同時(shí)可看出正常狀態(tài)下幅值調(diào)制比率皆不大于50%,而失效狀態(tài)下除3倍累加和外,幅值調(diào)制比率皆大于100%。為保證較高的齒輪箱狀態(tài)區(qū)分度,后續(xù)計(jì)算調(diào)制幅值皆選擇嚙合頻率左右兩邊6倍頻的累加和。進(jìn)一步分析可知嚙合頻率為高速軸二倍轉(zhuǎn)頻,轉(zhuǎn)頻間隔為高速軸轉(zhuǎn)頻,可以初步判斷故障失效部位為齒輪箱高速軸小齒輪。

      由上可知,幅值調(diào)制比率可表征齒輪箱的失效狀態(tài),且計(jì)算過(guò)程可完全程式化,無(wú)需人機(jī)交互,結(jié)合轉(zhuǎn)速和頻譜邊帶間隔還可獲取齒輪具體的失效部位,自動(dòng)識(shí)別齒輪箱運(yùn)行狀態(tài),狀態(tài)信息可與機(jī)組的控制系統(tǒng)相結(jié)合,自動(dòng)實(shí)現(xiàn)緊急狀態(tài)下停機(jī),將機(jī)組的故障遏制在初始狀態(tài),避免嚴(yán)重和災(zāi)難性事故的發(fā)生。同時(shí)該方法可極大地減輕振動(dòng)數(shù)據(jù)分析處理工作量,及時(shí)獲取齒輪箱狀態(tài)信息,避免故障漏報(bào)。

      圖3 齒輪箱正常和故障失效狀態(tài)下幅值調(diào)制比率(轉(zhuǎn)頻間隔為3~6倍)

      3 穩(wěn)定性分析

      風(fēng)電不同于火電、水電的最大特征是轉(zhuǎn)速和功率的不穩(wěn)定,限制了平穩(wěn)信號(hào)分析方法的效果,以下分別通過(guò)恒速和變速振動(dòng)數(shù)據(jù)幅值調(diào)制比率算法的計(jì)算,進(jìn)一步驗(yàn)證其表征齒輪箱失效狀態(tài)的有效性。

      3.1定速數(shù)據(jù)分析

      表2是NREL同一齒輪箱相同轉(zhuǎn)速下不同功率的振動(dòng)數(shù)據(jù),和前面數(shù)據(jù)同為實(shí)驗(yàn)室工況。

      表 2 齒輪箱兩種狀態(tài)下相應(yīng)的測(cè)試參數(shù)Table 2 Test parameters of gearbox under two conditions

      齒輪箱高速軸轉(zhuǎn)速1 800 r/min,結(jié)合齒輪箱結(jié)構(gòu),計(jì)算得其2倍嚙合頻率為1 320 Hz,兩種功率下10組數(shù)據(jù)的幅值調(diào)制比率結(jié)果如圖4所示。

      由圖4可以看出,兩種功率狀態(tài)下幅值調(diào)制比率均大于100%,高速軸調(diào)制現(xiàn)象嚴(yán)重,反映出齒輪處于比較明顯的失效狀態(tài),由調(diào)制間隔頻率為高速軸的轉(zhuǎn)頻,可知失效部位為齒輪箱高速軸小齒輪。后續(xù)齒輪箱拆檢報(bào)告亦表明高速軸小齒輪存在嚴(yán)重的磨損,與幅值調(diào)制比率結(jié)果得出的診斷吻合,表明對(duì)不同功率狀態(tài)下以幅值調(diào)制比率表征齒輪箱失效狀態(tài)的有效性。

      圖4 齒輪箱兩種功率下的幅值調(diào)制比率值Fig.4 Amplitude modulation ratio of gearbox under two conditions

      3.2變速數(shù)據(jù)分析

      由于風(fēng)速的時(shí)變特點(diǎn),風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)齒輪箱振動(dòng)數(shù)據(jù)具有轉(zhuǎn)速和功率皆不穩(wěn)定的特點(diǎn),直接對(duì)頻譜圖計(jì)算幅值調(diào)制比率,其值波動(dòng)和誤差較大。為此對(duì)振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)頻分析,通過(guò)峰值搜索計(jì)算瞬時(shí)轉(zhuǎn)頻,然后使用曲線(xiàn)擬合技術(shù)對(duì)轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)實(shí)現(xiàn)曲線(xiàn)擬合,獲取轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)的多項(xiàng)式函數(shù),再根據(jù)多項(xiàng)式系數(shù)求取鍵相時(shí)標(biāo),實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)信號(hào)的階次跟蹤。最后,再對(duì)獲取的階比信號(hào)進(jìn)行復(fù)制調(diào)制比率計(jì)算,將計(jì)算結(jié)果作為表征齒輪箱失效狀態(tài)的參數(shù),判別齒輪箱的運(yùn)行狀態(tài)。

      圖5是某風(fēng)電場(chǎng)第19臺(tái)機(jī)組齒輪箱第3級(jí)采集到的振動(dòng)加速度信號(hào)直接進(jìn)行幅值調(diào)制比率計(jì)算得到的結(jié)果,可以看出10組數(shù)據(jù)的幅值調(diào)制比率值皆遠(yuǎn)大于100%,如果以大于100%判別為失效狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)則齒輪箱處于嚴(yán)重的失效狀態(tài),但前期幾個(gè)月來(lái)機(jī)組一直處于良好的運(yùn)行狀態(tài),且頻譜和細(xì)化譜分析都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有故障頻率成分,機(jī)組處于正常運(yùn)行狀態(tài),因此直接幅值調(diào)制比率判別失效狀態(tài)容易故障誤報(bào)。

      為此將振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行階比轉(zhuǎn)換,10組振動(dòng)數(shù)據(jù)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速如圖6所示,由圖可知雖然振動(dòng)信號(hào)采集多選擇機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行的滿(mǎn)發(fā)狀態(tài)(高速軸轉(zhuǎn)速1 800 r/min),但1%左右的轉(zhuǎn)速起伏仍會(huì)對(duì)幅值調(diào)制比率的計(jì)算造成很大的誤差。

      圖5 直接求取幅值調(diào)制比率Fig.5 Directly amplitude modulation ratio

      圖6 機(jī)組19中10組數(shù)據(jù)提取轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)Fig.6 Speed curve of 10 sets of data in wind turbine 19

      通過(guò)上述瞬時(shí)轉(zhuǎn)速對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行擬合,將非平穩(wěn)時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換成平穩(wěn)的角域信號(hào),階比轉(zhuǎn)換后幅值調(diào)制比率的計(jì)算結(jié)果如圖7所示,具體幅值調(diào)制比率對(duì)比值見(jiàn)表3。由圖可看出階比轉(zhuǎn)換后幅值調(diào)制比率值趨于穩(wěn)定,且小于100%,滿(mǎn)足小于100%判為正常狀態(tài)的準(zhǔn)則。

      圖7 機(jī)組19直接求取與階比轉(zhuǎn)換后調(diào)制比率對(duì)比

      同樣對(duì)機(jī)組20、23采用上述改進(jìn)的階比變換后計(jì)算幅值調(diào)制比率的方法,階比變換前后的對(duì)比結(jié)果如圖8、圖9所示。可以看出,20、23機(jī)組的轉(zhuǎn)速比19機(jī)組低,幅值調(diào)制比率值也低,階比變換前10組振動(dòng)數(shù)據(jù)的比率值差別顯著,但階比變換后其值大幅度降低,且10組值整體差別不大,結(jié)合機(jī)組運(yùn)行正常和幅值調(diào)制比率值都小于100%的判別標(biāo)準(zhǔn),即基于幅值調(diào)制比率表征齒輪箱失效狀態(tài)具有較好的穩(wěn)定性。

      圖8 機(jī)組20直接求取與階比轉(zhuǎn)換后調(diào)制比率對(duì)比

      圖9 機(jī)組23直接求取與階比轉(zhuǎn)換后調(diào)制比率對(duì)比

      表3 機(jī)組19中10組數(shù)據(jù)處理得到幅值調(diào)制比率結(jié)果Table 3 Amplitude modulation ratio of ten dataset of wind turbine 19 %

      4 結(jié)論

      1)提出以幅值調(diào)制比率表征齒輪箱失效狀態(tài)的方法,無(wú)需人工參與,可自動(dòng)的分析、判別齒輪箱的運(yùn)行狀態(tài),減少人工診斷效率低造成的故障漏報(bào);更進(jìn)一步可與風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)故障狀態(tài)下自動(dòng)停機(jī)。

      2)實(shí)驗(yàn)室狀態(tài)下不同工況振動(dòng)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了幅值調(diào)制比率表征齒輪箱失效狀態(tài)的有效性;對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù),階比變換結(jié)合幅值調(diào)制比率的算法可以克服風(fēng)速時(shí)變的非平穩(wěn)特點(diǎn)引起的誤差,提高齒輪箱失效判別的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

      [1] Global wind statistics 2016[R]. Global Wind Energy Council,2017.

      [2] Ribrant J, Bertling L M. Survey of failures in wind power systems with focus on swedish wind power plant during 1997-2005[R]. IEEE Transactions on Energy Conversion,2007,22(1):167-73.

      [3] Tavner P J, Xiang J, Spinato F. Reliability analysis for wind turbines[J]. Wind Energy,2007,10(1):1-18.

      [4] Spinato F, Tavner P J, Van Bussel G, et al. Reliability of wind turbine subassemblies[J]. IET Renewable Power Generation, 2009,3(4):1-15.

      [5] Igba J, Alemzadeh K, Durugbo C,et al. Analysing RMS and peak values of vibration signals for condition monitoring of wind turbine gearboxes[J]. Renewable Energy,2016,91(3):90-106.

      [6] Liu X, Shi J, Sha X, et al. A general framework for sampling and reconstruction in function spaces associated with fractional Fourier transform[J]. Signal Processing,2015,107:319-326.

      [7] Ha J M, Youn B D, Oh H, et al. Autocorrelation-based time synchronous averaging for condition monitoring of planetary gearboxes in wind turbines[J]. Mechanical Systems and Signal Processing,2016,70-71:161-175.

      [8] Antoniadou I, Manson G, Staszewski W J, et al. A time-frequency analysis approach for condition monitoring of a wind turbine gearbox under varying load conditions[J]. Mechanical Systems and Signal Processing,2015,64-65:188-216.

      [9] Feng Z P, Qin S F, Liang M. Time-frequency analysis based on Vold-Kalman filter and higher order energy separation for fault diagnosis of wind turbine planetary gearbox under nonstationary conditions[J]. Renewable Energy,2016,85:45-56.

      [10] Feng Z P, Liang M. Fault diagnosis of wind turbine planetary gearbox under nonstationary conditions via adaptive optimal kernel time-frequency analysis[J]. Renewable Energy,2014,66(3):468-477.

      [11] Feng Z P, Chen X W, Liang M. Iterative generalized synchrosqueezing transform for fault diagnosis of wind turbine planetary gearbox under nonstationary conditions[J]. Mechanical Systems and Signal Processing,2015,52-53:360-375.

      [12] Feng Z, Chen X, Liang M, et al. Time-frequency demodulation analysis based on iterative generalized demodulation for fault diagnosis of planetary gearbox under nonstationary conditions[J]. Mechanical Systems and Signal Processing,2015,62:54-74.

      [13] Teng W, Ding X, Zhang X, et al. Multi-fault detection and failure analysis of wind turbine gearbox using complex wavelet transform[J]. Renewable Energy,2016,93:591-598.

      [14] Chen J L, Zhang C L, Zhang X Y, et al. Planetary gearbox condition monitoring of ship-based satellite communication antennas using ensemble multiwavelet analysis method[J]. Mechanical Systems and Signal Processing,2015,54-55:277-292.

      [15] Zhang Z J, Verma A, Kusiak A. Fault analysis and condition monitoring of the wind turbine gearbox[J]. IEEE Transactions on Energy Conversion,2012,27(2):526-535.

      [16] Yang W X, Tavner P J. Empirical mode decomposition, an adaptive approach for interpreting shaft vibratory signals of large rotating machinery[J]. Journal of Sound and Vibration,2009,321(3-5):1144-1170.

      [17] He G L, Ding K, Li W H, et al. A novel order tracking method for wind turbine planetary gearbox vibration analysis based on discrete spectrum correction techniqu[J]. Renewable energy,2016,87:364-375.

      [18] Li Z X, Yan X P, Wang X P, et al. Detection of gear cracks in a complex gearbox of wind turbines using supervised bounded component analysis of vibration signals collected from multi-channel sensors[J]. Journal of Sound and Vibration,2016,371:406-433.

      [19] VDI 3834-1—2009 Measurement and evaluation of the mechanical vibration of wind energy turbines and their components Onshore wind energy turbines with gears[S]. 2009.

      [20] 蘇連成,李興林,王文龍,等. 中國(guó)北方地區(qū)風(fēng)電軸承故障調(diào)查與分析[J]. 軸承,2013(11):59-62.

      [21] Zappalà D, Tavner P J, Crabtree C J. Gear fault detection automation using WindCon frequency tracking[C]//Proceedings European Wind Energy Conference, Copenhagen, Denmark,2012.

      AnAutomaticFailureIdentificationMethodBasedonAmplitudeModulationRatiotoWindTurbineGearbox

      SU Lian-cheng1,2,CHENG Qi-hai2

      (1.KeyLaboratoryofNondestructiveTesting(MinistryofEducation),NanchangHangkongUniversity,Nanchang330063,China;
      2.YanshanUniversity,HebeiQinhuangdao066004,China)

      The multi-site monitoring, high data analysis workload and manual fault recognition manner makes the wind turbines operational reports months delay. An automatic identification algorithm for wind turbine gearbox based on amplitude modulation is proposed in this paper. According to the unsteady feature of the wind turbine speed, the time-frequency analysis is carried out on the gearbox vibration acceleration signal firstly to obtain the instantaneous speed of the rotating, then the resampling of order tracking analysis is conducted to transform the equal time signal sequences to equal angular ones, and then the larger coefficient value is selected between the meshing and the double meshing frequency in the frequency domain. The multi frequency coefficient value spacing by rotating speed is summed and the ratio divided by larger meshing frequency is deemed as the feature value to character the state of the gearbox failure. The effective of distinguish the faults and normal state is shown by gearbox vibration data analysis results under both constant and variable speed condition, and the stability is also shown based on different speed simultaneously.

      wind turbine gearbox; amplitude modulation; time-frequency analysis; fault diagnosis; failure analysis

      2017年2月28日 [

      ] 2017年4月20日

      河北省自然科學(xué)基金(F2015203412);無(wú)損檢測(cè)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金(ZD201329007)

      蘇連成(1977年-),男,博士,副教授,主要從事無(wú)損檢測(cè)、故障診斷和信號(hào)處理等方面的研究。

      TG333.17

      Adoi: 10.3969/j.issn.1673-6214.2017.03.002

      1673-6214(2017)03-0144-07

      猜你喜歡
      齒輪箱比率幅值
      風(fēng)電齒輪箱軸承用鋼100CrMnSi6-4的開(kāi)發(fā)
      山東冶金(2022年3期)2022-07-19 03:24:36
      一類(lèi)具有時(shí)滯及反饋控制的非自治非線(xiàn)性比率依賴(lài)食物鏈模型
      提高齒輪箱式換檔機(jī)構(gòu)可靠性的改進(jìn)設(shè)計(jì)
      基于S變換的交流電網(wǎng)幅值檢測(cè)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真研究
      電子制作(2017年7期)2017-06-05 09:36:13
      正序電壓幅值檢測(cè)及諧波抑制的改進(jìn)
      杭州前進(jìn)齒輪箱集團(tuán)股份有限公司
      風(fēng)能(2016年12期)2016-02-25 08:45:56
      一種適用于微弱信號(hào)的新穎雙峰值比率捕獲策略
      低壓電力線(xiàn)信道脈沖噪聲的幅值與寬度特征
      基于零序電壓幅值增量的消弧線(xiàn)圈調(diào)諧新方法
      基于遺傳退火優(yōu)化MSVM的齒輪箱故障診斷
      塘沽区| 双牌县| 宁南县| 武强县| 长乐市| 罗定市| 柳河县| 大冶市| 新竹县| 怀仁县| 沙湾县| 青阳县| 邵阳市| 屏东县| 体育| 出国| 民和| 高唐县| 酒泉市| 鲁山县| 那曲县| 吐鲁番市| 巴楚县| 灵台县| 宽甸| 枣阳市| 永川市| 张家界市| 庄浪县| 醴陵市| 平乐县| 云阳县| 金坛市| 清河县| 新龙县| 新建县| 囊谦县| 会同县| 稻城县| 镇安县| 光泽县|