專(zhuān)利名稱：大型風(fēng)力機(jī)組軸承故障診斷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)械結(jié)構(gòu)故障診斷領(lǐng)域，具體涉及一種大型風(fēng)力機(jī)組軸承故障診斷系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著綠色能源越來(lái)越受重視，近年來(lái)世界風(fēng)電得到高速發(fā)展。2009年中國(guó)的風(fēng)電新裝機(jī)容量已位居全球第一，總裝機(jī)容量?jī)H落后美國(guó)居全球第二，但是我國(guó)風(fēng)機(jī)的正常工作時(shí)間和發(fā)電量都與裝機(jī)容量不成比例，遠(yuǎn)低于世界平均水平，原因就是風(fēng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的主要組件如齒輪箱、軸承等故障率較高。最近幾年風(fēng)力機(jī)組朝著兆瓦級(jí)的大機(jī)型發(fā)展，它們一旦出現(xiàn)故障將造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，開(kāi)展對(duì)大型風(fēng)力機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與診斷，提高機(jī)組的可靠性，減少故障率和降低維修成本刻不容緩。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提出一種大型風(fēng)力機(jī)組軸承故障診斷系統(tǒng)，其能夠?qū)Ω咝А⒖煽康卦\斷大型風(fēng)力機(jī)組變工況運(yùn)行的軸承故障。為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型是通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)的一種大型風(fēng)力機(jī)組軸承故障診斷系統(tǒng)，包括加速度傳感器、快速傅里葉變換單元、譜峭度分析單元、濾波單元、包絡(luò)分析單元、特征數(shù)據(jù)庫(kù)和模式識(shí)別單元；其中加速度傳感器安裝在待測(cè)風(fēng)力機(jī)組的軸承座上，加速度傳感器的輸出端經(jīng)快速傅里葉變換單元連接至譜峭度分析單元的輸入端，譜峭度分析單元的輸出端經(jīng)濾波單元連接包絡(luò)分析單元的輸入端，包絡(luò)分析單元的輸出端和特征數(shù)據(jù)庫(kù)共同連接在模式識(shí)別單元的輸入端上，模式識(shí)別單元的輸出端為故障診斷輸出端。上述方案中，所述待測(cè)風(fēng)力機(jī)組的軸承座的正下方分別安裝軸向和徑向2個(gè)壓電加速度振動(dòng)傳感器，這2個(gè)壓電加速度振動(dòng)傳感器的輸出端均連接至譜峭度分析單元。上述方案中，所述加速度傳感器和快速傅里葉變換單元之間還接有模數(shù)轉(zhuǎn)換單
J Li ο與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下特點(diǎn)(I)本實(shí)用新型克服風(fēng)電機(jī)組的非平穩(wěn)工況和工況噪聲影響，適合于實(shí)際風(fēng)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行條件；不需人為參與能夠自動(dòng)識(shí)別出軸承故障引起的共振頻帶；并能自動(dòng)識(shí)別軸承故障類(lèi)型。(2)本實(shí)用新型識(shí)別的軸承損傷速度快，適合于風(fēng)電機(jī)組工作狀態(tài)下實(shí)時(shí)故障巡檢和在線監(jiān)控；避免突發(fā)性事故發(fā)生。(3)本實(shí)用新型不依賴于具體軸承型號(hào)，可根據(jù)不同型號(hào)風(fēng)電機(jī)組主軸軸承的基本幾何參數(shù)和旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，預(yù)先提供軸承故障的理論計(jì)算特征值即可應(yīng)用。因此，可在風(fēng)電機(jī)組軸承故障診斷中廣泛推廣使用。
圖I為一種大型風(fēng)力機(jī)組軸承故障診斷原理圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1，一種大型風(fēng)力機(jī)組軸承故障診斷系統(tǒng)，包括加速度傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、快速傅里葉變換單元、譜峭度分析單元、濾波單元、包絡(luò)分析單元、特征數(shù)據(jù)庫(kù)和模式識(shí)別單元。其中加速度傳感器安裝在待測(cè)風(fēng)力機(jī)組的軸承座上，加速度傳感器的輸出端連接在模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸入端上，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸出端經(jīng)快速傅里葉變換單元連接至譜峭度分析單元的輸入端，譜峭度分析單元的輸出端經(jīng)濾波單元連接包絡(luò)分析單元的輸入端，包絡(luò)分析單元的輸出端和特征數(shù)據(jù)庫(kù)共同連接在模式識(shí)別單元的輸入端上，模式識(shí)別單元的輸出端為故障診斷輸出端。在本實(shí)用新型中，上述各個(gè)模塊采用現(xiàn)有技術(shù)已知的硬件功能模塊，其模塊與模塊之間的相互連接關(guān)系為本實(shí)用新型的核心改進(jìn)點(diǎn)。通過(guò)上述各個(gè)已知功能模塊的構(gòu)成，使得風(fēng)電機(jī)組不需人為參與便能夠自動(dòng)識(shí)別出軸承故障引起的共振頻·帶，并能自動(dòng)識(shí)別軸承故障類(lèi)型。加速度傳感器用于拾取主軸軸承的原始振動(dòng)信號(hào)，通過(guò)對(duì)典型的非平穩(wěn)運(yùn)行信號(hào)進(jìn)行角域重采樣，得到穩(wěn)態(tài)信號(hào)。在本實(shí)例中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組型號(hào)為NEG-Micon匪1000/60，額定功率為1070kw，最大旋轉(zhuǎn)速度為1500rpm。受工作環(huán)境的影響，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組常工作在交變載荷的影響下呈現(xiàn)運(yùn)行的非平穩(wěn)、非線性等特性；這些對(duì)軸承故障特征提取帶來(lái)諸多困難。在本實(shí)例中軸承的軸承座正下方分別安裝軸向和徑向2個(gè)壓電加速度振動(dòng)傳感器，以采集主軸軸承的振動(dòng)信號(hào)。2個(gè)壓電加速度振動(dòng)傳感器的輸出端均通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元與快速傅里葉變換單元相連。模數(shù)轉(zhuǎn)換單元對(duì)采集到的原始振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換、放大和抗混疊濾波的預(yù)處理?？焖俑道锶~變換單元對(duì)原始振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換。譜峭度分析單元對(duì)快速傅里葉變換后的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行譜峭度分析，尋找最大譜峭度值所對(duì)應(yīng)的窗口函數(shù)。濾波單元根據(jù)譜峭度分析單元所尋找到的窗口函數(shù)構(gòu)建出一個(gè)最優(yōu)帶通濾波器。包絡(luò)分析單元對(duì)濾波后的信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)分析和及其譜分析，獲得包絡(luò)信號(hào)譜，在包絡(luò)譜中提取軸承故障特征頻率及其各次諧波成分。模式識(shí)別單元將提取出的軸承故障特征頻率與預(yù)先存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)特征數(shù)據(jù)庫(kù)中的已知軸承故障特征頻率進(jìn)行比較；當(dāng)提取出的軸承故障特征頻率與已知軸承故障特征頻率相同時(shí)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別出該待測(cè)軸承的具體故障模式；當(dāng)提取出的軸承故障特征頻率與已知軸承故障特征頻率不相同時(shí)，計(jì)算機(jī)將該無(wú)法判別的軸承故障特征頻率進(jìn)行存儲(chǔ)，存儲(chǔ)下的無(wú)法自動(dòng)判別的齒輪箱的具體故障模式需要采用人工排查方式才能逐步出判斷軸承的具體故障模式。
權(quán)利要求1.大型風(fēng)力機(jī)組軸承故障診斷系統(tǒng)，其特征是包括加速度傳感器、快速傅里葉變換單元、譜峭度分析單元、濾波單元、包絡(luò)分析單元、特征數(shù)據(jù)庫(kù)和模式識(shí)別單元；其中加速度傳感器安裝在待測(cè)風(fēng)力機(jī)組的軸承座上，加速度傳感器的輸出端經(jīng)快速傅里葉變換單元連接至譜峭度分析單元的輸入端，譜峭度分析單元的輸出端經(jīng)濾波單元連接包絡(luò)分析單元的輸入端，包絡(luò)分析單元的輸出端和特征數(shù)據(jù)庫(kù)共同連接在模式識(shí)別單元的輸入端上，模式識(shí)別單元的輸出端為故障診斷輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大型風(fēng)力機(jī)組軸承故障診斷系統(tǒng)，其特征是所述待測(cè)風(fēng)力機(jī)組的軸承座的正下方分別安裝軸向和徑向2個(gè)壓電加速度振動(dòng)傳感器，這2個(gè)壓電加速度振動(dòng)傳感器的輸出端均連接至譜峭度分析單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大型風(fēng)力機(jī)組軸承故障診斷系統(tǒng)，其特征是所述加速度傳感器和快速傅里葉變換單元之間還接有模數(shù)轉(zhuǎn)換單元。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種大型風(fēng)力機(jī)組軸承故障診斷系統(tǒng)，先對(duì)測(cè)量風(fēng)電機(jī)組主軸軸承振動(dòng)信號(hào)，進(jìn)而采用自適應(yīng)譜峭度技術(shù)自動(dòng)提取軸承故障的共振頻帶，在此基礎(chǔ)上采用窄帶濾波和包絡(luò)解調(diào)技術(shù)得出故障特征頻率，最后與理論計(jì)算值對(duì)比定位識(shí)別出軸承故障類(lèi)型。本實(shí)用新型克服風(fēng)電機(jī)組的非平穩(wěn)工況和工況噪聲影響，適合于實(shí)際風(fēng)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行條件；不需人為參與能夠自動(dòng)識(shí)別出軸承故障引起的共振頻帶；并能自動(dòng)且快速地識(shí)別軸承故障類(lèi)型。
文檔編號(hào)G01M13/04GK202793793SQ20122043634
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月30日
發(fā)明者王衍學(xué), 向家偉, 蔣占四, 楊銀銀 申請(qǐng)人:桂林電子科技大學(xué)