《風力機傳動系統行星齒輪初期故障的精細診斷研究》是依託清華大學，由王天楊擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：風力機傳動系統行星齒輪初期故障的精細診斷研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：王天楊
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
風力機行星輪系行星齒輪的初期局部故障診斷存在問題：（1）現有的消噪算法難以去除平行級振源的干擾；（2）初期故障的微弱性將放大同相異因現象，使傳統的診斷策略難以得到可信的結果；（3）現有的診斷方法難以區分不同種類的初期局部故障，不利於後期故障診斷策略的制定。針對上述問題，本項目擬以嚙合共振現象為突破口，結合動力學建模與實驗分析實現行星齒輪早期故障的精細診斷。具體的，提出了利用嚙合共振現象直接定位並突出行星齒輪相關振動的思路以實現平行級干擾的消除；提出利用齒輪誤差與局部故障在時域聚集性和嚙合共振調製機理上的差異實現二者分離的策略，聯合套用改進的時域同步平均算法與嚙合共振解調實現行星齒輪初期故障的識別；採用動力學建模手段研究不同類型初期故障對系統巨觀動力學特性的影響規律，並結合實驗研究獲取相應的振動特徵，實現行星齒輪初期局部故障的精細診斷。研究成果對保障風電裝備運行穩定性具有重要意義。
結題摘要
風能是我國乃至世界範圍內發展速度最快的可再生能源之一。風力發電是我國能源安全的重要保證，對發展低碳產業、節能減排具有重要意義。但是，目前我國在役風電裝備飽受運行效率低、故障率高、可靠性差等問題的困擾，其中風電行星輪系因其高故障率、高維修成本與長停機時間成為風電裝備傳統系統故障診斷與狀態監測的重點。在實際工程中，風力機行星齒輪箱複雜的結構特點和運行模式使得相應的故障診斷尤其困難。為此，本報告以風力機行星齒輪係為對象展開故障診斷研究。首次考慮定軸輪系的強幹擾，發現了“嚙合共振”現象，並提出了基於“嚙合共振”現象的診斷框架，分別解決了風力機行星齒輪齒根裂紋故障、齒圈局部故障的定位和診斷以及行星齒輪軸承局部故障診斷等問題。另外，還將“嚙合共振”的思想推廣至定軸輪系，發現了能夠表征齒輪故障的新特徵，並解決了定軸輪系複合故障診斷的問題。本報告結合典型風力機行星輪系行星輪局部故障案例闡述定軸輪系噪源對風力機行星輪系故障診斷的影響機理。並針對這一問題提出了新的基於“嚙合共振”現象的風力機行星輪系故障診斷框架。“嚙合共振”現象指的是即使沒有局部故障，一對齒輪互相嚙合也會引起類似共振的現象：即，嚙合頻率會被調製到一個特定的頻帶區間。我們將這個特定的頻帶稱為嚙合共振區。本報告構建診斷框架的核心是通過對嚙合共振區的定位實現行星輪相關振動的增強。
