一种风电传动链复合故障特征分离与辨识方法技术

一种风电传动链复合故障特征分离与辨识方法，步骤如下：使用加速度传感器获得振动信号；利用多小波包变换，将采集的振动信号全频率范围内分解；以排列熵作为评价指标，选择符合要求的单支信号分别进行重构，完成信号的降噪及复合故障分离；采用能量算子解调方法对重构信号处理，完成故障信息的识别。

【技术实现步骤摘要】
一种风电传动链复合故障特征分离与辨识方法
本专利技术涉及一种风电传动链复合故障特征分离方法。
技术介绍
随着风力发电技术的快速发展，风电设备的功能变强、体积变大、智能程度变高，对应的运行维护费用也不断增加，伴随风电机组服役时间增长，故障率显著增加，数据统计证明，故障主要集中在风电电气控制系统、传动系统、叶片等部件，一旦发生故障会造成停机，带来巨大的经济损失，其中，传动系统故障造成停机维修时间最长，因此有必要对风电传动链系统的运行状态进行监测与诊断。在实际运行中，风电设备往往由于各种原因导致多种故障同时发生，也可能一种故障的发生改变风电设备的运行状况，进而导致相关部件发生故障。齿轮箱作为风力发电设备的重要的传动部件，在故障状态下运行时，采集到的信号多为调制的故障信号，这是由于当发生故障时，故障信号主要表现为：齿轮的啮合频率周围被轴的转频及其倍频调制；轴承发生失效时，采集到的振动信号会被周期性的瞬时冲击脉冲信号调制。因此，如何准确、快速将故障特征提取出来，是对风电设备运行状态诊断的关键，能量算子解调作为一种简单快速的解调方法，能够有效解决信号的调制现象。但由于能量算子解调方法，易受到噪声本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风电传动链复合故障特征分离与辨识方法，其特征在于：所述的方法采用多小波包方法分离信号的特征，选择单支信号，重构信号，以及能量算子解调与识别故障特征，具体步骤如下：(1)采用振动加速度传感器采集风电传动链振动信号x(t)，其中t代表采集信号所对应的时间；(2)采用多小波包方法对步骤(1)采集得到的振动信号x(t)全频率范围内分解；(3)以排列熵为评价指标，分析步骤(2)获得的单支信号，选取含有特征信息丰富的单支信号进行多小波包单支重构，获得多小波包单支重构信号；(4)重构选定的单支信号，采用多小波包方法分别重构单支信号，获得重构信号ya(t)，其中a＝1,2…，a代表重构信号的个数，t代表重...

【技术特征摘要】
1.一种风电传动链复合故障特征分离与辨识方法，其特征在于：所述的方法采用多小波包方法分离信号的特征，选择单支信号，重构信号，以及能量算子解调与识别故障特征，具体步骤如下：(1)采用振动加速度传感器采集风电传动链振动信号x(t)，其中t代表采集信号所对应的时间；(2)采用多小波包方法对步骤(1)采集得到的振动信号x(t)全频率范围内分解；(3)以排列熵为评价指标，分析步骤(2)获得的单支信号，选取含有特征信息丰富的单支信号进行多小波包单支重构，获得多小波包单支重构信号；(4)重构选定的单支信号，采用多小波包方法分别重构单支信号，获得重构信号ya(t)，其中a＝1,2…，a代表重构信号的个数，t代表重构信号对应的时间；(5)解调分析，采用能量算子方法解调步骤(4)得到的重构信号ya(t)，获得对应的解调谱特征；(6)对比步骤(5)获得的解调谱特征频率与风电传动链运行过程中的故障特征频率，对风电传动链的运行状态做出判断。2.根据权利要求1所述的风电传动链复合故障特征分离与辨识方法，其特征在于：所述步骤(2)采用多小波包方法对步骤(1)采集得到的振动信号x(t)分解的方法如下：(1)多小波预处理振动信号x(t)；采用重复采样方法对振动信号x(t)进行多小波预处理，得到二维多小波预处理信号x1(t)，t代表采集信号所对应的时间；(2)对二维多小波预处理信号x1(t)进行多小波包分解；多小波分解公式如下：式中，sj,k代表第j层分解的尺度系数，dj,k代表第j层分解的小波系数，Hn-2k为信号进行多小波分解低通滤波器系数，Gn-2k为信号进行多小波分解高通滤波器系数，j是小波分解层数，sj-1,n代表第j-1层分解的尺度系数，dj-1,n代表第j-1层分解的小波系数，n为采样点数，k为多小波分解第j层系数的采样点数k＝0,1,…,n-1；同时对尺度函数和小波函数分解，其中第三层分解得到4组尺度函数和4组小波函数，共16个单支信号。3.根据权利要求1所述的风电传动链复合故障特征分离与辨识方法，其特征在于：所述的步骤(3)以排列熵为评价指标，分析步骤(2)获得的单支信号，选取含有特征信息丰富的单支信号进行多小波包单支重构，获得多小波包单支重构信号的方法如下：(1)首先求解排列熵：1)重构信号的相空间假定一个离散时间序列{x(t),t＝1,2,.....,N}，对其进行相空间重构，得：式中：Y为重构的相空间，N为离散时间数据长度，m为嵌入维数，τ为时间延迟，k为重构分量的个数，k＝N-m+1，x(j)为重构矩阵第j行分量，j为重构的相空间任一行分量，j＝1,2,...k；2)重新组合原始信号矩阵中的行分量Y(j,:)被认为是一个重构分量，共有k个重构分量，k＝N-m+1，对Y(j,:)中的每个元素[x(j)x(j+τ)...x(j+(m-1)τ)]按照从小到大重新排列，i1i2...in表示重新排列后元素所在列的索引位置，重排后都有唯一的一组符号序列：s(l)＝{i1i2...id}，式中，l＝1,2,...,k，且k≤m！，通过统计计算得到每种排序的概...

【专利技术属性】
技术研发人员：马本栋，胡书举，宋斌，孟岩峰，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11