複雜工況下大型風電裝備傳動系統失效機理研究

《複雜工況下大型風電裝備傳動系統失效機理研究》是依託清華大學，由褚福磊擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：複雜工況下大型風電裝備傳動系統失效機理研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：褚福磊
• 項目類別：面上項目

項目摘要

本項目針對大型風電裝備傳動系統安全運行的需要，研究複雜工況下大型風電裝備傳動系統的失效機理。建立風電裝備傳動系統的彎扭耦合動力學模型，研究極端風力條件和大強度瞬態衝擊載荷對系統動力學的影響，分析關鍵零部件在複雜載荷下的損傷和破壞機理；針對齒輪、軸承等接觸表面上低速、重載、隨機性和間歇性的載荷特徵，研究這類部件接觸表面的混合潤滑和邊界潤滑的機制，分析潤滑油性能和潤滑油使用過程中污染問題引起的齒輪及軸承部件早期失效機理，和齒輪表面微點蝕的產生機理；研究齒麵點蝕、裂紋等損傷擴展對傳動系統性能的影響，建立風電裝備傳動系統性能退化的評估方法；研究故障發生、發展與擴散規律，以及各故障之間的耦合作用，分析導致風電裝備主要故障的影響因素。本項目可以為大型風電裝備的自主設計和安全穩定運行提供理論基礎和技術支持。

結題摘要

本項目針對大型風電裝備傳動系統安全運行的需要，研究了風電機組傳動系統的失效機理。根據風電機組零部件的柔性變形與其剛體運動相互耦合的特點，建立了分析風電機組動力學特性的多質點系統動力學方法；分析了齒輪傳動系統齒麵點蝕與斷齒的故障機理，研究了點蝕與斷齒的定位與嚴重程度的診斷方法，得到了行星齒輪系統各個部件出現故障時的特徵頻率；提出了信號處理中的基於頻譜自相關方法，並套用於風機軸承故障的特徵提取，研究了基於小波-頻譜自相關方法的軸承複合故障特徵分離，並將聲發射方法成功地套用於風機軸承故障大小的評估；分析了滾動軸承接觸角對傳動系統動力學特性的影響，討論了考慮不平衡力作用的滾動軸承剛度模型以及時變剛度誘發的動力傳動系統不穩定性問題；研究了轉軸出現橢圓裂紋以及斜裂紋時齒輪轉子系統的動力學特性；開發了風力發電機組運行狀態監測系統。