風電機組齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)特性及故障診斷方法研究.pdf

1、風電機組故障率高是造成其平均可利用率低的主要原因之一,會導致風電場發(fā)電量損失和維護費用增加,從而造成風電場運營成本的增加。因此降低風電機組故障率是提高風電場運營效益的重要途徑之一。帶有齒輪傳動系統(tǒng)的風電機組是目前風電市場的主流機型,并且齒輪箱是此類風電機組中故障發(fā)生率較高的部件,因此研究風電機組齒輪傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性、系統(tǒng)故障時的特點和影響以及故障診斷的方法對了解風電機組運行狀態(tài)、及時發(fā)現(xiàn)并準確定位風電機組故障、預測機組運行狀態(tài)的趨勢、

2、制定風電場維修計劃、提高風電機組運行可靠性等具有重要的理論意義。
　　 在本文中,以風電機組齒輪傳動系統(tǒng)為研究對象,研究了其正常狀態(tài)下和齒輪故障狀態(tài)下的動態(tài)特性及系統(tǒng)故障診斷方法。主要工作包括:
　　 (1)根據(jù)牛頓第二定律,應用集中參數(shù)法建立了風電機組齒輪傳動系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動模型,深入分析了系統(tǒng)的固有特性,并應用靈敏度分析方法,分析了系統(tǒng)參數(shù)對其固有頻率的影響。
　　 (2)綜合考慮了風電機組齒輪傳動系統(tǒng)中直齒輪副

3、和斜齒輪副時變嚙合剛度激勵和誤差激勵,利用數(shù)值分析方法,求解得到了風電機組齒輪傳動系統(tǒng)振動響應的數(shù)值解及其功率譜。
　　 (3)建立了風電機組齒輪傳動系統(tǒng)齒輪故障模型。分析了故障齒輪的動態(tài)特性,研究分析齒輪出現(xiàn)不同故障后對整個齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)特性的影響,從而為風電機組齒輪傳動系統(tǒng)的分析、檢測和診斷提供有效的分析方法和診斷依據(jù)。
　　 (4)提出了一種風電機組齒輪傳動系統(tǒng)柔性建模方法。通過在齒輪副中添加虛擬剛體和利用ADA

4、MS中柔性連接功能的方法來模擬齒輪副時變嚙合剛度;并采用軸離散化處理的方法模擬齒輪軸的扭轉(zhuǎn)變形,實現(xiàn)了風電機組齒輪傳動系統(tǒng)模型的柔性化,使虛擬樣機更接近真實的物理樣機,并且具有清晰的物理意義,方便根據(jù)實際需要修改動力學參數(shù)。仿真結(jié)果表明,齒輪嚙合剛度時變性和軸的扭轉(zhuǎn)變形對系統(tǒng)振動響應特性有明顯影響。
　　 (5)提出了一種基于改進粒子群優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡的風電機組齒輪箱故障診斷方法。引入聚類分析中類內(nèi)距的誤差平方和準則和遺傳算法中