兆瓦級(jí)直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸軸承故障診斷方法研究.pdf

1、由于對(duì)煤炭、石油的過(guò)度開(kāi)發(fā)利用以及工業(yè)廢氣、汽車尾氣的肆意排放，我國(guó)環(huán)境承載能力已達(dá)上限，多城市出現(xiàn)重污染天氣，給人們的工作生活帶來(lái)許多負(fù)面影響，開(kāi)發(fā)新型能源已迫在眉睫。在此情況下，風(fēng)力發(fā)電作為新型能源產(chǎn)業(yè)，對(duì)改善我國(guó)能源結(jié)構(gòu)、推動(dòng)生態(tài)和環(huán)境建設(shè)具有十分重要的意義。
　　兆瓦級(jí)直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)作為將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能的設(shè)備，以其巨大的優(yōu)勢(shì)已成為風(fēng)電領(lǐng)域的最新趨勢(shì)。然而，由于其運(yùn)行環(huán)境相當(dāng)惡劣，導(dǎo)致其故障率較高，尤其是關(guān)鍵部件的損壞，將會(huì)

2、造成巨大損失。主軸軸承作為兆瓦級(jí)直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，承擔(dān)著重要的任務(wù)，同時(shí)，也更加容易出現(xiàn)故障。對(duì)直驅(qū)式的機(jī)組而言，主軸軸承一旦出現(xiàn)故障，如果未能及時(shí)維護(hù)，輕則迫使機(jī)組停機(jī)，更換昂貴組件，重則損毀整個(gè)機(jī)組，造成巨大損失。因此，對(duì)兆瓦級(jí)直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸軸承進(jìn)行故障診斷，對(duì)整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行維護(hù)和降低成本具有重要的意義。
　　本文從以下幾個(gè)方面對(duì)兆瓦級(jí)直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸軸承進(jìn)行研究：
　?。?）對(duì)兆瓦級(jí)直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)

3、的機(jī)組結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行研究，在了解風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸軸承屬性特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)主軸軸承的振動(dòng)和故障診斷機(jī)理進(jìn)行深入研究，為主軸軸承的故障診斷方法研究提供了理論基礎(chǔ)。
　　（2）針對(duì)多數(shù)文獻(xiàn)中主軸軸承振動(dòng)數(shù)據(jù)缺乏真實(shí)性的問(wèn)題，以真實(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)為采集對(duì)象，搭建主軸軸承振動(dòng)信號(hào)的采集系統(tǒng)，獲取主軸軸承的實(shí)測(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)；在MATLAB中對(duì)實(shí)測(cè)信號(hào)進(jìn)行軟件編程與信號(hào)處理，采用濾波和去除趨勢(shì)項(xiàng)的預(yù)處理方法，有效去除原始信號(hào)中的干擾成分，為本文振動(dòng)信

4、號(hào)特征分析和聚類識(shí)別提供有效的數(shù)據(jù)來(lái)源。
　?。?）基于α穩(wěn)定分布法，對(duì)主軸軸承不同工況下的實(shí)測(cè)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行了特征分析，結(jié)果表明，各工況下的振動(dòng)信號(hào)具有明顯的α穩(wěn)定分布特征；基于支持向量機(jī)支持小樣本的原理，提出了基于SVM的主軸軸承單類故障診斷方法，通過(guò)建立SVM多類分類模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)經(jīng)過(guò)歸一化處理的特征樣本的訓(xùn)練和預(yù)測(cè)，成功預(yù)測(cè)主軸軸承正常、內(nèi)環(huán)故障和外環(huán)故障三種工況的振動(dòng)信號(hào)，驗(yàn)證了所提方法的有效性與可行性；對(duì)SVM參數(shù)進(jìn)行尋

5、優(yōu)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，尋優(yōu)參數(shù)能夠有效提高SVM多類分類的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率。
　　（4）以軸承典型故障發(fā)展趨勢(shì)為基礎(chǔ)，構(gòu)建動(dòng)態(tài)故障情況下的軸承振動(dòng)仿真信號(hào)，通過(guò)模型方程進(jìn)行過(guò)渡處理；基于α穩(wěn)定分布法提出了動(dòng)態(tài)故障下的軸承故障診斷方案，在方案中，采用α穩(wěn)定分布法和數(shù)學(xué)擬合法提取仿真振動(dòng)信號(hào)動(dòng)態(tài)特征，構(gòu)建樣本并輸入SVM多類分類器中進(jìn)行訓(xùn)練和預(yù)測(cè)，以圓珠滾動(dòng)軸承和兆瓦級(jí)直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主軸軸承實(shí)測(cè)信號(hào)進(jìn)行方法驗(yàn)證，結(jié)果表明，所提方法能夠有效