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一種變轉速下風力發電機行星齒輪系統故障診斷方法
【專利摘要】本發明涉及一種變轉速下風力發電機行星齒輪系統故障診斷方法，為克服現有技術中變轉速故障診斷方法存在的不足，本發明采用了對信號進行階次包絡分析的方法，即先通過轉速傳感器獲取輸入(輸出)軸轉速信號，再通過擬合得到擬合函數，通過積分得到轉角隨時間的變化函數，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作FFT，就可以得到階次包絡譜。通過階次分析能很好的解決變轉速帶來的頻譜分析問題，包絡分析能很好的抑制噪聲的干擾，所以階次包絡分析的方法能很好的應用于風力發電機行星齒輪系統的故障診斷。
【專利說明】一種變轉速下風力發電機行星齒輪系統故障診斷方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及風力發電機【技術領域】，具體涉及一種變轉速下風力發電機行星齒輪系統故障診斷方法。
【背景技術】
[0002]由于受風切變、湍流等風力變化造成的非平穩工作條件以及頻繁低速啟動等因素的影響，風電行星齒輪傳動系統的工作轉速和載荷均是非平穩、時變的。這使得原有基于定轉速情況下的故障診斷方法，如振動分析、頻譜分析對實際風力發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速相關的振動信號，能消除或降低轉速變化對振動信號分析的影響，是變轉速工況下故障診斷的常用方法。階次分析也逐漸應用于齒輪系統故障診斷中且取得了良好的應用效果。2009年
H.Li通過求階次譜和階次倒譜的方法，實現了對定軸齒輪系統故障的診斷，2010年J.S.Cheng通過離散小波信號分解結合階次包絡分析，實現了對定軸齒輪系統故障的診斷，但上述故障診斷方法均是針對定軸齒 輪系統開展。而行星齒輪系統由于部件多，結構復雜，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的故障診斷方法無法應用于行星齒輪系統。
[0003]所以，在階次分析的基礎上，找出處理行星齒輪系統信號耦合，噪聲嚴重等問題的方法，對解決現有技術中變轉速故障診斷方法存在的不足，具有十分重要的意義。

【發明內容】

[0004]本發明要解決的技術問題是提供一種變轉速下風力發電機行星齒輪系統故障診斷方法。
[0005]為解決以上技術問題，本發明的技術方案是:一種變轉速下風力發電機行星齒輪系統故障診斷方法，其特征在于包括以下步驟:
(1)在風力發電機行星齒輪系統的增速端上設置振動加速度傳感器，減速端上設置轉速傳感器；
(2)通過轉速傳感器獲取輸入或輸出軸轉速信號,再通過擬合得到擬合函數,/的；
(3)根據得到的擬合函數,通過積分得到轉角隨時間的變化函數；
(4)對轉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，對j的作FFT即可以得到階次包絡譜。
[0006]本發明采用了對信號進行階次包絡分析的方法，即先通過轉速傳感器獲取輸入(輸出)軸轉速信號,再通過擬合得到擬合函數,(I),通過積分得到轉角隨時間的變化函數,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的包絡作FFT，就可以得到階次包絡譜。通過階次分析能很好的解決變轉速帶來的頻譜分析問題，包絡分析能很好的抑制噪聲的干擾。所以階次包絡分析的方法能很好的應用于風力發電機行星齒輪系統的故障診斷，解決了頻譜分析及階次分析在高噪聲、變轉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是本發明變轉速情況下轉速信號及轉角信號；
圖2是現有技術中定轉速情 況下故障信號頻譜圖；
圖3是現有技術中變轉速情況下噪聲對故障信號階次譜圖的影響；
圖4是本發明變轉速情況下無故障及有故障時的階次包絡譜；
圖5是本發明故障診斷方法的實施過程示意圖。
【具體實施方式】
[0008]下面結合附圖1、4、5和【具體實施方式】對本發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速傳感器分別采集振動信號及轉速信號，通過模/數轉換器將模擬信號轉換為數值信號，將轉速傳感器采集的輸入軸轉速信號η(?)通過擬合得到擬合函數《?仍，通過積分得到轉角隨時間的變化函數
【權利要求】
1.一種變轉速下風力發電機行星齒輪系統故障診斷方法，其特征在于包括以下步驟: (1)在風力發電機行星齒輪系統的增速端上設置振動加速度傳感器，減速端上設置轉速傳感器；(2)通過轉速傳感器獲取輸入或輸出軸轉速信號〃(?),再通過擬合得到擬合函數Z的；(3)根據得到的擬合函數，通過積分得到轉角隨時間的變化函數珥?= [?.(私; (4)對轉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，對.肩X)作FFT即可以得到階次包絡譜。
【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 優先權日:2014年4月2日
【發明者】桂勇, 韓勤鍇, 黃志誠, 褚福磊 申請人:清華大學, 褚福磊