一种风电机组行星齿圈故障诊断制造技术

本发明专利技术提供的一种风电机组行星齿圈故障诊断

【技术实现步骤摘要】
一种风电机组行星齿圈故障诊断、程度量化方法及系统


[0001]本专利技术属于机械系统状态监测，尤其涉及一种风电机组行星齿圈故障诊断
、
程度量化方法及系统
。

技术介绍

[0002]行星齿轮箱被广泛应用于各类旋转机械，常见的例如风力发电机等
。
由于其运行工况复杂，背景噪声强导致监测系统采集得到的振动信号往往表现出非线性和非平稳性特点
。
在行星齿轮箱故障诊断中，由于行星轮随行星架周期运动，安装在齿圈外侧的传感器采集到时强时弱的振动信号，此类现象称为行星轮的通过效应
。
此效应的特征频率与齿圈故障频率一致，导致在面对同样的频率时，难以区分是通过效应引起还是由齿圈故障引起，因而当齿圈发生故障时，无法对齿圈故障进行有效的早期预警，从而造成巨大经济损失，因此分离提取齿圈故障对其进行早期预警是行星齿轮箱故障特征提取的一个重要主题
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种风电机组行星齿圈故障诊断
、
程度量化方法及系统，解决了现有技术中行星齿圈故障诊断方法中存在的准确率低的缺陷
。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0005]本专利技术提供的一种风电机组行星齿圈故障诊断方法
,
包括以下步骤：
[0006]步骤1，将采集到的被测行星齿圈的振动信号进行预处理，得到预处理后的振动信号；
[0007]步骤2，对步骤1中得到的预处理后的振动信号进行倒频谱编辑，获得实倒频谱；
[0008]步骤3，对获得实倒频谱进行严格线性相位保持的窄带滤波，得到滤波后信号；
[0009]步骤4，根据步骤3中得到的滤波后信号得到相位序列；
[0010]步骤5，根据得到的相位序列对被测行星齿圈故障进行诊断
。
[0011]优选地实施例在于，步骤1中，将采集到的被测行星齿圈的振动信号进行预处理，得到预处理后的振动信号，具体方法是：
[0012]去除采集的振动信号中的异常值，接着对去除异常值的振动信号进行去趋势项处理，得到预处理后的振动信号
。
[0013]优选地实施例在于，步骤2中，对步骤1中得到的预处理后的振动信号进行倒频谱编辑处理，获得实倒频谱，具体方法是：
[0014]对步骤1中得到的预处理后的振动信号进行傅里叶变换，得到经过傅里叶变换的信号；
[0015]对经过傅里叶变换的信号的幅值的对数进行傅里叶逆变换，获得实倒频谱
。
[0016]优选地实施例在于，步骤3中，窄带滤波的上下截止频率利用频谱轮廓获取；所述频谱轮廓的获取方法是：
[0017]对获得实倒频谱进行傅里叶变换，并结合相位信息转化为二次频谱，之后从得到
的二次频谱中提取得到频谱轮廓
。
[0018]优选地实施例在于，步骤4中，根据步骤3中得到的滤波后信号得到相位序列，具体方法是：
[0019]对滤波后的时域波形进行
Hilbert
变换，得到变换后的信号；
[0020]对滤波后的时域波形开展瞬时相位估计得到瞬时相位；
[0021]将得到的瞬时相位，结合变换后的信号映射至累计相位空间，得到相位序列
。
[0022]优选地实施例在于，步骤5中，根据得到的相位序列对被测行星齿圈故障进行诊断，具体方法是：
[0023]将得到的相位序列变换得到角度域信号；
[0024]对得到的角度域信号进行形态学滤波处理，得到波形特征；
[0025]利用波形特征判断被测行星齿圈是否故障
。
[0026]本优选实施例提供一种风电行星齿圈故障诊断系统，包括：
[0027]信号预处理单元，用于将采集到的被测行星齿圈的振动信号进行预处理，得到预处理后的振动信号；
[0028]倒频谱编辑单元，用于对得到的预处理后的振动信号进行倒频谱编辑，获得实倒频谱；
[0029]滤波单元，用于对获得实倒频谱进行严格线性相位保持的窄带滤波，得到滤波后信号；
[0030]相位序列获取单元，用于根据得到的滤波后信号得到相位序列；
[0031]故障诊断单元，用于根据得到的相位序列对被测行星齿圈故障进行诊断
。
[0032]本优选实施例提供一种风电行星齿圈故障程度的量化方法，包括以下步骤：
[0033]步骤1，将采集到的被测行星齿圈的振动信号进行预处理，得到预处理后的振动信号；
[0034]步骤2，对步骤1中得到的预处理后的振动信号进行倒频谱编辑，获得实倒频谱；
[0035]步骤3，对获得实倒频谱进行严格线性相位保持的窄带滤波，得到滤波后信号；
[0036]步骤4，根据步骤3中得到的滤波后信号得到相位序列；
[0037]步骤5，构建趋势相似度指标，根据得到的趋势相似度指标量化齿圈波形畸变
。
[0038]优选地实施例在于，步骤1中，将采集到的被测行星齿圈的振动信号进行预处理，得到预处理后的振动信号，具体方法是：
[0039]去除采集的振动信号中的异常值，接着对去除异常值的振动信号进行去趋势项处理，得到预处理后的振动信号
。
[0040]优选地实施例在于，步骤2中，对步骤1中得到的预处理后的振动信号进行倒频谱编辑处理，获得实倒频谱，具体方法是：
[0041]对步骤1中得到的预处理后的振动信号进行傅里叶变换，得到经过傅里叶变换的信号；
[0042]对经过傅里叶变换的信号的幅值的对数进行傅里叶逆变换，获得实倒频谱
。
[0043]优选地实施例在于，步骤3中，窄带滤波的上下截止频率利用频谱轮廓获取；所述频谱轮廓的获取方法是：
[0044]对获得实倒频谱进行傅里叶变换，并结合相位信息转化为二次频谱，之后从得到
的二次频谱中提取得到频谱轮廓
。
[0045]优选地实施例在于，步骤4中，根据步骤3中得到的滤波后信号得到相位序列，具体方法是：
[0046]对滤波后的时域波形进行
Hilbert
变换，得到变换后的信号；
[0047]对滤波后的时域波形开展瞬时相位估计得到瞬时相位；
[0048]将得到的瞬时相位，结合变换后的信号映射至累计相位空间，得到相位序列
。
[0049]优选地实施例在于，步骤5中，构建趋势相似度指标，根据得到的趋势相似度指标量化齿圈波形畸变，具体方法是：
[0050]将得到的相位序列变换得到角度域信号；
[0051]对得到的角度域信号进行形态学滤波处理，得到波形特征；
[0052]根据得到的波形特征构建趋势相似度指标；
[0053]根据得到的趋势相似度指标量化齿圈波形畸变
。
[0054]优选地实施例在于，根据得到的波形特征，结合下式构建趋势相似度指标：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种风电行星齿圈故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将采集到的被测行星齿圈的振动信号进行预处理，得到预处理后的振动信号；步骤2，对步骤1中得到的预处理后的振动信号进行倒频谱编辑，获得实倒频谱；步骤3，对获得实倒频谱进行严格线性相位保持的窄带滤波，得到滤波后信号；步骤4，根据步骤3中得到的滤波后信号得到相位序列；步骤5，根据得到的相位序列对被测行星齿圈故障进行诊断
。2.
根据权利要求1所述的一种风电行星齿圈故障诊断方法，其特征在于，步骤1中，将采集到的被测行星齿圈的振动信号进行预处理，得到预处理后的振动信号，具体方法是：去除采集的振动信号中的异常值，接着对去除异常值的振动信号进行去趋势项处理，得到预处理后的振动信号
。3.
根据权利要求1所述的一种风电行星齿圈故障诊断法，其特征在于，步骤2中，对步骤1中得到的预处理后的振动信号进行倒频谱编辑处理，获得实倒频谱，具体方法是：对步骤1中得到的预处理后的振动信号进行傅里叶变换，得到经过傅里叶变换的信号；对经过傅里叶变换的信号的幅值的对数进行傅里叶逆变换，获得实倒频谱
。4.
根据权利要求1所述的一种风电行星齿圈故障诊断方法，其特征在于，步骤3中，窄带滤波的上下截止频率利用频谱轮廓获取；所述频谱轮廓的获取方法是：对获得实倒频谱进行傅里叶变换，并结合相位信息转化为二次频谱，之后从得到的二次频谱中提取得到频谱轮廓
。5.
根据权利要求1所述的一种风电行星齿圈故障诊断方法，其特征在于，步骤4中，根据步骤3中得到的滤波后信号得到相位序列，具体方法是：对滤波后的时域波形进行
Hilbert
变换，得到变换后的信号；对滤波后的时域波形开展瞬时相位估计得到瞬时相位；将得到的瞬时相位，结合变换后的信号映射至累计相位空间，得到相位序列
。6.
根据权利要求1所述的一种风电行星齿圈故障诊断方法，其特征在于，步骤5中，根据得到的相位序列对被测行星齿圈故障进行诊断，具体方法是：将得到的相位序列变换得到角度域...

【专利技术属性】
技术研发人员：高晨，李春晓，王马泉，李建民，魏楠，李振华，童博，谢小军，赵勇，张伟，崔晓丹，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：