專利名稱：一種風(fēng)電機(jī)組齒輪箱在線故障診斷裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)量領(lǐng)域，特別涉及一種風(fēng)電機(jī)組齒輪箱在線故障診斷裝置及方法。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是新興的新能源發(fā)電技術(shù)，在全世界都有廣泛的應(yīng)用。隨著風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量的不斷擴(kuò)大以及大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)的投入運(yùn)行，機(jī)組的故障診斷與預(yù)警是風(fēng)電場(chǎng)安全運(yùn)行的重要保障。齒輪箱是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變速、能量傳遞的關(guān)鍵部件，其運(yùn)行的穩(wěn)定性會(huì)影響到整機(jī)性能，是故障發(fā)生率最高的部件，惡劣環(huán)境下，更換率有時(shí)甚至?xí)_(dá)到80%以上。為提高齒輪箱運(yùn)行的可靠性，監(jiān)測(cè)其運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)故障的早期診斷及預(yù)警十分重要。目前國(guó)內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)安裝的風(fēng)電機(jī)組大部分為國(guó)產(chǎn)風(fēng)機(jī)，但安裝風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的風(fēng)電場(chǎng)只有極少部分，而且其中大部分采用的是國(guó)外風(fēng)機(jī)的配套產(chǎn)品，不但價(jià)格昂貴，而且與國(guó)產(chǎn)風(fēng)電機(jī)組不匹配，使得功能和性能都不能滿足要求。又由于風(fēng)力機(jī)齒輪箱長(zhǎng)期工作在復(fù)雜的變載荷工況下，其振動(dòng)具有非平穩(wěn)性等特點(diǎn)，因此傳統(tǒng)的頻譜無法有效的對(duì)其進(jìn)行故障診斷。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明提供一種風(fēng)電機(jī)組齒輪箱在線故障診斷裝置及方法。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種風(fēng)電機(jī)組齒輪箱在線故障診斷裝置，包括依次連接的數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊位于塔頂，所述數(shù)據(jù)顯示模塊位于塔底。所述數(shù)據(jù)采集模塊包括依次連接的振動(dòng)傳感器、數(shù)據(jù)采集卡。所述振動(dòng)傳感器為2個(gè)，分別安裝在風(fēng)機(jī)塔頂齒輪箱箱體的上表面和側(cè)面，用于米集齒輪箱水平方向和垂直方向的振動(dòng)信號(hào)。所述數(shù)據(jù)顯示模塊具體為PC機(jī)。所述數(shù)據(jù)處理模塊與數(shù)據(jù)顯示模塊具體通過以太網(wǎng)線連接。 所述數(shù)據(jù)處理模塊具體為工控機(jī)處理器。所述數(shù)據(jù)處理模塊采用如下步驟對(duì)齒輪箱的故障進(jìn)行診斷；SI接收齒輪箱水平振動(dòng)方向和垂直振動(dòng)方向的振動(dòng)信號(hào)；S2對(duì)信號(hào)進(jìn)行FFT，得到其功率率譜波形；S3對(duì)信號(hào)進(jìn)行小波分析，得到其頻譜波形S4對(duì)信號(hào)小波包分析得到各頻率段的頻譜波形；S5求取頻譜波形的均方差，得到故障特征量；S6對(duì)故障特征量進(jìn)行歸一化處理，得到最終故障特征量；S7把故障特征量作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入樣本，識(shí)別故障；S8再綜合比較S3、S4、S5的處理結(jié)果，最終確定故障類型。
本發(fā)明的有益效果:(I)本發(fā)明綜合了多種時(shí)頻處理方法對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，能夠獲得更為有效的特征量；(2)本發(fā)明數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)性好、精度高，診斷結(jié)果更全面。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的工作流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例如圖1所示，一種風(fēng)電機(jī)組齒輪箱在線故障診斷裝置，包括依次連接的數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊位于塔頂機(jī)艙，所述數(shù)據(jù)顯示模塊位于塔底。所述數(shù)據(jù)采集模塊包括依次連接的振動(dòng)傳感器、數(shù)據(jù)采集卡，所述振動(dòng)傳感器可以采用壓電式振動(dòng)傳感器，數(shù)據(jù)采集卡可以采用PCI接口的數(shù)據(jù)采集卡。

所述壓電式加速度振動(dòng)傳感器為2個(gè)，分別安裝在風(fēng)機(jī)塔頂齒輪箱箱體的上表面和側(cè)面，所述振動(dòng)傳感器分別采集齒輪箱水平方向和垂直方向的振動(dòng)信號(hào)，并傳輸給數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡將振動(dòng)傳感器輸出的模型信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊。所述數(shù)據(jù)顯示模塊具體為PC機(jī)。所述數(shù)據(jù)處理模塊與數(shù)據(jù)顯示模塊具體通過以太網(wǎng)線連接。所述數(shù)據(jù)處理模塊具體為工控機(jī)處理器，可以采用研華IPC610H工控機(jī)。如圖2所示，數(shù)據(jù)處理模塊采用如下步驟對(duì)齒輪箱的故障進(jìn)行診斷；SI接收齒輪箱水平振動(dòng)方向和垂直振動(dòng)方向的振動(dòng)信號(hào)；S2對(duì)信號(hào)進(jìn)行FFT，得到其功率譜波形；S3對(duì)信號(hào)進(jìn)行小波分析，得到其頻譜波形；S4對(duì)信號(hào)小波包分析得到各頻率段的頻譜波形；S5求取頻譜波形的均方差，得到故障特征量；S6對(duì)故障特征量進(jìn)行歸一化處理，得到最終故障特征量；S7把故障特征量作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入樣本，識(shí)別故障；S8再綜合比較S3、S4、S5處理結(jié)果，最終確定故障類型。數(shù)據(jù)處理模塊將處理后的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)發(fā)送給數(shù)據(jù)顯示模塊進(jìn)行顯示，所述數(shù)據(jù)顯示模塊為風(fēng)機(jī)塔底PC機(jī)，負(fù)責(zé)顯示保存原始數(shù)據(jù)和處理后的數(shù)據(jù)，以方便風(fēng)電場(chǎng)工作人員不用爬上塔頂就能實(shí)時(shí)查看各種原始數(shù)據(jù)和處理后的數(shù)據(jù)。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受所述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)電機(jī)組齒輪箱在線故障診斷裝置，其特征在于，包括依次連接的數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊位于塔頂，所述數(shù)據(jù)顯示模塊位于塔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電機(jī)組齒輪箱在線故障診斷裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括依次連接的振動(dòng)傳感器、數(shù)據(jù)采集卡。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)電機(jī)組齒輪箱在線故障診斷裝置，其特征在于，所述振動(dòng)傳感器為2個(gè)，分別安裝在風(fēng)機(jī)塔頂齒輪箱箱體的上表面和側(cè)面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電機(jī)組齒輪箱在線故障診斷裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)顯示模塊具體為PC機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電機(jī)組齒輪箱在線故障診斷裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊與數(shù)據(jù)顯示模塊具體通過以太網(wǎng)線連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)電機(jī)組齒輪箱在線故障診斷裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊具體為工控機(jī)處理器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的一種風(fēng)電機(jī)組齒輪箱在線故障診斷裝置的診斷方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊采用如下步驟對(duì)齒輪箱的故障進(jìn)行診斷； SI接收齒輪箱水平振動(dòng)方向和垂直振動(dòng)方向的振動(dòng)信號(hào)； S2對(duì)信號(hào)進(jìn)行FFT，得到功率譜波形； S3對(duì)信號(hào)進(jìn)行小波分·析，得到其頻譜波形 S4對(duì)信號(hào)小波包分析得到各頻率段的頻譜波形； S5求取頻譜波形的均方差，得到故障特征量； S6對(duì)故障特征量進(jìn)行歸一化處理，得到最終故障特征量； S7把故障特征量作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入樣本，識(shí)別故障； S8再綜合比較S3、S4、S5的結(jié)果，最終確定故障類型。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種風(fēng)電機(jī)組齒輪箱在線故障診斷裝置及方法，用于監(jiān)測(cè)風(fēng)電機(jī)組齒輪箱狀態(tài)與診斷其故障，包括依次連接的數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊位于塔頂機(jī)艙，所述數(shù)據(jù)顯示模塊位于塔底，所述數(shù)據(jù)處理模塊用于分析采集的振動(dòng)信號(hào)來診斷齒輪箱的故障；數(shù)據(jù)顯示模塊用于顯示采集的數(shù)據(jù)和診斷結(jié)果，本發(fā)明數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)性好、精度高，數(shù)據(jù)處理綜合了多種時(shí)頻處理方法，診斷結(jié)果全面。
文檔編號(hào)G01M13/02GK103234746SQ20131010637
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月28日
發(fā)明者曾君, 劉俊, 楊俊華, 楊金明 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)