【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及动力机械和信号处理领域，特别涉及应用啮合频率和离散频谱校正技术的风电齿轮箱阶次跟踪分析方法，是一种无须转速计、基于振动加速度信号的计算阶次跟踪分析方法。
技术介绍
阶次分析的实质是将时域的非平稳信号通过恒定角增量采样转换为角度域的平稳信号，其核心在于获得相对参考轴的等角度采样数据，在实施上利用参考轴瞬时转速Iii (t)和瞬时频率fi(t)的对应关系，如公式(2-1)，准确获得阶次采样的时刻(时标)及相应的基准转速(或转频)。 ni(t) = 60Xfi(t) (2-1) 目前阶次跟踪分析的方法主要有两类:一类是有转速计或其他辅助硬件设备的阶次跟踪分析，比如直接源于角域采样的传统硬件式阶次跟踪和计算阶次跟踪法；另一类是无转速计的阶次跟踪分析，重点是基于瞬时频率估计的等角度重采样阶次跟踪。 在实际工程中，硬件式阶次跟踪方法具有安装复杂，价格昂贵，对转速较快信号阶次跟踪效果差的缺点；计算阶次跟踪鉴相装置对安装条件要求高，且脉冲存在丢失或误增现象，转速测量误差大，阶次跟踪精度差。目前主要应用信号处理通过计算时频分布的一阶矩的方法来估计瞬时频率，比如公式(2-2)中魏格纳分布的一阶矩等于瞬时频率，而短时傅里叶变换的一阶矩近似等于瞬时频率。式中P(t，f)为信号的时频分布，STFT(t，f)为信号的短时傅里叶变换。
【技术保护点】
基于啮合频率和频谱校正技术的风电齿轮箱阶次跟踪方法，其特征在于，包含以下顺序的步骤： (1)采用振动加速度传感器从齿轮箱箱体上获得高速轴振动加速度信号； (2)对初始段N点振动加速度数据加汉宁窗，进行FFT变换，获得幅值谱； (3)应用四点能量中信法提取和校正初始段的瞬时啮合频率； (4)移动汉宁窗截取下一段N点振动加速度数据，进行FFT变换；根据前一段数据提取的瞬时啮合频率，确定频率搜索范围，提取并校正后一段的瞬时啮合频率，直到分析完所有数据，获得瞬时啮合频率曲线； (5)结合齿轮箱齿轮齿数、啮合频率和转频的对应关系，得到瞬时转频曲线； (6)根据瞬时转频曲线，计算等角度增量采样对应的时刻；对时域非平稳振动加速度信号进行幅值插值拟合，得到角度域平稳振动加速度信号； (7)对所得到的角域信号进行步骤(2)～(4)，校正啮合频率对应阶次及幅值，实现阶次跟踪分析。
【技术特征摘要】
1.基于啮合频率和频谱校正技术的风电齿轮箱阶次跟踪方法，其特征在于，包含以下顺序的步骤: (1)采用振动加速度传感器从齿轮箱箱体上获得高速轴振动加速度信号； (2)对初始段N点振动加速度数据加汉宁窗，进行FFT变换，获得幅值谱； (3)应用四点能量中信法提取和校正初始段的瞬时啮合频率； (4)移动汉宁窗截取下一段N点振动加速度数据，进行FFT变换；根据前一段数据提取的瞬时啮合频率，确定频率搜索范围，提取并校正后一段的瞬时啮合频率，直到分析完所有数据，获得瞬时啮合频率曲线； (5)结合齿轮箱齿轮齿数、啮合频率和转频的对应关系，得到瞬时转频曲线； (6)根据瞬时转频曲线，计算等角度增量采样对应的时刻；对时域非平稳振动加速度信号进行幅值插值拟合，得到角度域平稳振动加速度信号； (7)对所得到的角域信号进行步骤(2)~(4)，校正啮合频率对应阶次及幅值，实现阶次跟踪分析。2.根据权利要求1所述的基于啮合频率和频谱校正技术的风电齿轮箱阶次跟踪方法，其特征在于，具体包含以下顺序的步骤: (1)坐标系建立:建立空间坐标系XYZ，X轴正向指向风电齿轮箱输出轴后端，Z轴正向竖直向上，X轴正向由右手定则确定； (2)安装传感器:在风电齿轮箱靠近输出轴的箱体表面上安装I个单向加速度传感器，测试方向为Z向；依次连接传感器、数据采集器和便携式计算机； (3)在风电场实际运行风电机组上，令齿轮箱输出轴的工作转速为S;设数据采集器的采样频率为fs，采样时间长度T在100~240s内，则采样时间间隔At = l/fs，采样点数N=fs * T ;采集和同步记录测试点的振动加速度时域信号，记为xn(t),其中η = 0，1，2，…，N-1 ；t = η.At; (4)从xn(t)中截取初始段N'点振动加速度信号离散序列，记为X1(t) ；^Xl (t)加汉宁窗n' =0，1，2，…，N' -1 ;按公式(1-1)进行 N'点 FFT 变换，获得频谱X1 (f)，按公式(1-2)得到频谱的离散序列X1GO ；(5)在X1GO中搜索齿轮箱高速轴啮合频率/?ι对...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁康，何国林，杨志坚，陈志强，李永焯，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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