风电机组滚动轴承故障诊断系统开发

【摘要】：近年来,随着风力发电机组的装机容量和机组功率在不断的增大,风电机组的受力载荷和体积也随之增加,这对机组的运行可靠性和安全性都提出了更高的要求。对风电机组主轴轴承的故障模式分析也有着至关重要的意义,其性能的好坏不仅对传递效率有影响,而且也决定着主传动链的维护成本。所以能提早发现风电机组主轴轴承的故障,及时采取维修措施,就能减少重大安全事故和设备故障的威胁,也能极大的减少维修费用和停机带来的盈利损失。 本文将对风电机组主轴轴承的类型、结构、载荷特征、工作范围进行深入了解,对风电轴承典型类型、机理、模式及影响因素进行分析；掌握风电机组轴承在运行过程中故障的形成机理和发展模式。分析主要零部件(齿轮副、轴承等)的典型故障类型、故障发生机理和发展模式,展开有条理的故障与结构可靠性分析。 研究多台机组主轴轴承振动幅值范围及其与风况的关系,取采集到的轴承振动信号(包括侧重主轴承和直驱机组轴承)进行主轴承振动信号时域特征和频谱特征提取,并观察其倒谱与包络,结合故障数据提出倒相干等故障特征值提取新方法。 利用Labview软件开发平台设计并开发轴承故障数据库与轴承故障诊断系统,实现快捷地查看、搜寻和筛选轴承故障数据。集时域分析,频域分析和时频分析为一体的综合故障诊断系统,可以实现载入信号,信号分析和故障数据查询等功能。 【关键词】：风电机组 滚动轴承 Labview 故障诊断 轴承数据库
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM315;TH133.33;TH165.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 研究意义及技术背景10-11
• 1.2 技术现状11-13
• 1.3 研究内容13-15
• 第2章 风电机组滚动轴承振动信号分析15-33
• 2.1 概述15
• 2.2 轴承分类15-16
• 2.3 滚动轴承设计、制造及运行维护基础知识16-19
• 2.3.1 滚动轴承的基本结构16-17
• 2.3.2 滚动轴承的结构特性17-18
• 2.3.3 滚动轴承的安装及预紧18-19
• 2.3.4 滚动轴承的润滑与密封19
• 2.4 滚动轴承故障及其诊断方法19-23
• 2.4.1 滚动轴承的失效形式19-20
• 2.4.2 滚动轴承失效原因20-21
• 2.4.3 滚动轴承故障诊断方法21-23
• 2.5 风电机组各轴承主要结构23-29
• 2.5.1 传动链布置形式25-27
• 2.5.2 齿轮箱基本结构形式及其各级轴振布置27-29
• 2.5.3 发电机轴承结构布置形式29
• 2.6 风电机组主轴承振动信号特征分析29-32
• 2.6.1 振动信号分析方法29-30
• 2.6.2 主轴承振动特征分析30-31
• 2.6.3 直驱风电机轴承振动特征分析31-32
• 2.7 本章小结32-33
• 第3章 滚动轴承故障数据库开发33-41
• 3.1 滚动轴承故障统计分析33-34
• 3.2 轴承故障数据库开发34-40
• 3.2.1 Access数据库的建立34
• 3.2.2 检索软件的功能模块划分34-35
• 3.2.3 默认查询模块的功能实现35-36
• 3.2.4 精确查询模块的功能实现36-37
• 3.2.5 模糊查询模块的功能实现37-38
• 3.2.6 自由查询模块的功能实现38-39
• 3.2.7 故障频率查询模块的功能实现39-40
• 3.3 本章小结40-41
• 第4章 基于倒频域相干分析的轴承故障特征提取41-52
• 4.1 概述41
• 4.2 机械振动信号基本分析方法41-44
• 4.3 机械振动系统的基本关系44-47
• 4.3.1 线性振动系统模型44-46
• 4.3.2 平稳随机信号通过线性系统46-47
• 4.4 振动信号倒频域相干分析方法47-49
• 4.4.1 振动信号的相干分析47-48
• 4.4.2 倒频谱分析48
• 4.4.3 倒频域相干分析48-49
• 4.5 分析实例49-50
• 4.5.1 带齿轮箱风电机组49-50
• 4.6 本章小结50-52
• 第5章 滚动轴承故障诊断程序开发52-76
• 5.1 系统总体设计方法52-53
• 5.2 系统模块设计53-73
• 5.2.1 用户管理模块53-54
• 5.2.2 数据管理模块54-56
• 5.2.3 任务管理模块56
• 5.2.4 分析功能模块56-73
• 5.2.5 轴承数据库模块73
• 5.2.6 帮助模块73
• 5.3 系统附加功能73-75
• 5.4 本章小结75-76
• 第6章 结论与展望76-78
• 6.1 结论76
• 6.2 展望76-78
• 参考文献78-81
• 攻读硕士期间发表的学术论文及其它成果81-82
• 致谢82-83
• 个人简历83

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