文献综述
摘要：风力发电作为一种绿色清洁的可再生能源技术，近年来在国家相关政策的扶持下得到了迅猛的发展。但是风电机组高额的维护费用和故障预测与诊断的困难使得企业遭受了很高的经济损失。本毕业设计针对故障停机时间最高的风机齿轮箱，采用磁栅脉冲触发信号对齿轮箱的振动信号进行角域上的等角度采样，在Labview平台上对采样后的信号进行阶次分析，可以将齿轮箱的故障位置精确至元件级，以便制定经济、合理的维修计划，保障风力发电机组的稳定、高效运行。
关键词：风机齿轮箱，故障诊断，磁栅，等角度采样，阶次分析
1 引言
随着社会的发展以及居民生活水平的提高，人类对于能源的需求量也随之不断加大。环境污染和能源紧缺的问题逐渐突显出来，成为制约国家经济发展的一个重要因素，于是对新型清洁能源的开发成为当务之急。风力发电作为一种绿色清洁的可再生能源技术，近年来在国家相关政策的扶持下得到了迅猛的发展。2014年,风电发电量达到1534亿kWh,占全部发电量的2.8%,超过核电成为我国第三大电源，且投资规模首次超过火电[1]。2015年,中国风电装机量再创新高,全国(除台湾地区外)新增风电机组16740台,新增装机容量30.753 GW,同比增长32.6%;累计安装风电机组92981台,累计装机容量145.362 GW,同比增长26.8% 。我国海上风电建设起步较晚但发展迅速,截止到2015年,海上风电新增装机100台,容量达到360.5 MW,同比增长58.4%[2]。预计在未来几年，随着风电技术的成熟和市场的不断完善，我国的风电规模将进一步扩大。
为了追求风能利用的最大化，风电机组常常被安置在风能资源丰富、年平均风速较高的偏远的内陆或沿海地区，运行环境恶劣，增加了机组故障的发生率。且风电机机舱位于50 m甚至80 m 以上的高空，给维护工作造成了很大的困难，提高了机组的维护成本[3]。对于工作寿命20年的机组，陆上的维护成本普遍占到了风电场收入的10%～15%，而海上的风电场的维护成本更是达到了其收入的20%～25%[4]。而利用有效的设备监测和故障诊断手段, 能对风电机组运行中的各个参数进行连续监测,实时获取反映风电机组运行状态的各种信息,在对各种信息进行分析处理后,给出设备运行的状况报告和诊断结果,并根据诊断结果安排合适的检修计划,从而可减少75%的设备事故率,降低25%～50%的维修费用,获利投资比高达17:1[5]。由此，完善风力机组故障的诊断技术，提高故障预测的可信度是企业减少风电机运维成本，提高企业收益的一个必不可少的工作。
风力发电机作为风电的核心部分，主要由最前端叶片叶轮气动模块，中间端传动轴增速齿轮传动系统机械模块，以及后端发电机控制电气模块三个模块组成，每个模块中又包含各种子模块，其整体构造非常精密紧凑。因此，风力发电机组故障种类多、情况复杂[6]。根据西班牙纳瓦拉水电能源集团公司最近几年对风电机组主要部件的故障统计：齿轮箱、发电机和叶片故障是风电机组故障的主要原因。其中齿轮箱的故障发生率在逐年增高，故障百分比已超过风电机组总故障的60%，是机组中故障发生率最高的部件[7]。故齿轮箱的故障预测与诊断技术在整个风力发电机故障诊断技术中占有很重要的地位。
2 振动信号的采集与分析
在齿轮箱的故障诊断技术中，最重要的一点就是齿轮箱振动信号的采集和分析。齿轮组、轴承一类的旋转机械运转时其旋转部件引起的故障，如轴的缺陷，齿轮、轴承的磨损、失效等，其产生的振动和噪声所表现出的特征和轴的转速有密切关系。在这类故障的特征分析中，使用阶比谱分析比一般的频域分析更易于检测出和转速相关的振动信号[8]，结合元件的特征频率，即可将故障定位至元件级。阶次分析主要分为计算阶比跟踪和硬件式阶次分析。计算阶比跟踪通过同步采集旋转机械振动信号和转速脉冲信号，借助于信号重采样和数字滤波技术，通过每转内插入阶比重采样时刻来实现振动时域信号的角域等角度采样[9]。硬件式阶次分析主要是把等时间间隔采样，通过一些硬件措施转变为等角度间隔采样信号。通过对采集得到的的转动速度与振动信号进行处理得到阶次谱[10]。
对于计算阶次分析，郭瑜等人选用基于信号的时频表示（TFR）峰值搜索的方法对旋转机械的瞬时频率进行了简单有效的估计，并利用估计转速通过STFT技术实现了时频分析阶比跟踪[8]；吕琛等人提出了采用高速信号处理器(digital signal processor，DSP)电路和插值算法来实现阶比跟踪的技术[11]；为解决变转速工况滚动轴承微弱故障特征难以提取的问题,唐贵基等人提出了时时(time-time, TT)变换结合计算阶比跟踪(computed order tracking, COT)的滚动轴承时变微弱故障特征提取方法[12]；为解决环境噪声过大影响振动信号清晰度的问题，Luo等人采用了时间同步平均消除了环境噪声，提高了信噪比[13]。
以上是毕业论文文献综述，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
