[發(fā)明專利]一種基于功率流有限元法的風(fēng)電齒輪箱故障振動(dòng)信號(hào)的傳遞路徑確定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610991785.2
• 申請(qǐng)日: 2016-11-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106769000B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃文濤;孫宏健;竇宏印;王偉杰;趙學(xué)增
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M13/021
• 分類號(hào): G01M13/021;G01M13/028
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 楊立超

一種基于功率流有限元法的風(fēng)電齒輪箱故障振動(dòng)信號(hào)的傳遞路徑確定方法，本發(fā)明涉及風(fēng)電齒輪箱故障振動(dòng)信號(hào)的傳遞路徑確定方法。本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有方法無(wú)法有效從風(fēng)電齒輪箱故障振動(dòng)信號(hào)的多條傳遞路徑中確定出主要傳遞路徑的問(wèn)題。本發(fā)明步驟為：一：根據(jù)風(fēng)電齒輪箱故障沖擊的特點(diǎn)，確定傳感器的安裝位置；二：確定風(fēng)電齒輪箱故障振動(dòng)信號(hào)的傳遞路徑；三：得到基于功率流的故障振動(dòng)信號(hào)傳遞路徑貢獻(xiàn)量的計(jì)算公式；四：建立風(fēng)電齒輪箱的有限元模型，利用有限元法計(jì)算各條傳遞路徑的貢獻(xiàn)量；五：對(duì)傳遞路徑的貢獻(xiàn)量排序，確定風(fēng)電齒輪箱故障振動(dòng)信號(hào)的主要傳遞路徑。本發(fā)明應(yīng)用于風(fēng)電齒輪箱故障分析領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基于功率流有限元法的風(fēng)電齒輪箱故障振動(dòng)信號(hào)的傳遞路徑確定方法。

背景技術(shù)

風(fēng)電齒輪箱作為目前風(fēng)電設(shè)備的關(guān)鍵部件，運(yùn)行環(huán)境極其惡劣，一旦發(fā)生故障，維修非常困難。對(duì)風(fēng)電齒輪箱進(jìn)行有效的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷，在其發(fā)生嚴(yán)重故障之前進(jìn)行維護(hù)，對(duì)提高風(fēng)電設(shè)備的可靠性具有重要意義。但是由于風(fēng)電齒輪箱的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且故障振動(dòng)信號(hào)傳遞路徑的數(shù)量多并且是時(shí)變的，這為風(fēng)電齒輪箱的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷帶來(lái)極大挑戰(zhàn)。另一方面，由于耗散和干擾效應(yīng)，故障振動(dòng)信號(hào)在傳遞過(guò)程中可能會(huì)大幅衰減，隱藏在復(fù)雜振動(dòng)信號(hào)中的故障信號(hào)的特征也隨之減弱。因此，對(duì)故障振動(dòng)信號(hào)傳遞路徑的研究有助于提高風(fēng)電齒輪箱狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷的準(zhǔn)確率，具有非常重要的工程意義。

傳統(tǒng)的傳遞路徑分析方法通常需測(cè)試傳遞函數(shù)和識(shí)別載荷，這就需要采集大量的數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)方法通常要求所分析的各條傳遞路徑是非時(shí)變的并且彼此之間相互獨(dú)立，同時(shí)要求被測(cè)設(shè)備內(nèi)部易于安裝傳感器進(jìn)行測(cè)試。而風(fēng)電齒輪箱的結(jié)構(gòu)中多含有行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，具有齒輪嚙合易引起振動(dòng)疊加，振動(dòng)信號(hào)傳遞路徑數(shù)量多且是時(shí)變的等特點(diǎn)。此外其內(nèi)部結(jié)構(gòu)也不適于安裝傳感器，因此傳統(tǒng)的路徑分析方法在風(fēng)電齒輪箱的故障振動(dòng)信號(hào)傳遞路徑分析方面適用性不足。基于能量的傳遞路徑研究方法把復(fù)雜的矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為相對(duì)簡(jiǎn)單的標(biāo)量加減，給出了振動(dòng)能量傳遞的一個(gè)絕對(duì)度量，揭示能量傳遞的變化和衰減規(guī)律。但目前的研究?jī)H通過(guò)比較某一特定界面的功率流來(lái)辨識(shí)主要傳遞路徑，缺少各條路徑對(duì)目標(biāo)點(diǎn)的振動(dòng)能量貢獻(xiàn)量的研究，因此無(wú)法通過(guò)對(duì)比貢獻(xiàn)量的高低確定出故障振動(dòng)信號(hào)的主要傳遞路徑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有方法無(wú)法有效從風(fēng)電齒輪箱故障振動(dòng)信號(hào)的多條傳遞路徑中確定出主要傳遞路徑的問(wèn)題，而提出的一種基于功率流有限元法的風(fēng)電齒輪箱故障振動(dòng)信號(hào)的傳遞路徑確定方法。

一種基于功率流有限元法的風(fēng)電齒輪箱故障振動(dòng)信號(hào)的傳遞路徑確定方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟一：根據(jù)風(fēng)電齒輪箱故障沖擊的特點(diǎn)，確定傳感器的安裝位置；

步驟二：根據(jù)傳感器的安裝位置以及故障類型，確定風(fēng)電齒輪箱故障振動(dòng)信號(hào)的傳遞路徑；

步驟三：根據(jù)步驟二確定的風(fēng)電齒輪箱故障振動(dòng)信號(hào)的傳遞路徑，得到基于功率流的故障振動(dòng)信號(hào)傳遞路徑貢獻(xiàn)量的計(jì)算公式；

步驟四：建立風(fēng)電齒輪箱的有限元模型，利用有限元法計(jì)算各條傳遞路徑的貢獻(xiàn)量；

步驟五：對(duì)傳遞路徑的貢獻(xiàn)量排序，確定風(fēng)電齒輪箱故障振動(dòng)信號(hào)的主要傳遞路徑。

發(fā)明效果：

本發(fā)明的目的是提供一種基于功率流有限元法的風(fēng)電齒輪箱故障振動(dòng)信號(hào)的傳遞路徑分析方法，針對(duì)傳統(tǒng)傳遞路徑分析方法在風(fēng)電齒輪箱故障振動(dòng)信號(hào)的傳遞路徑數(shù)量多且是時(shí)變的，以及齒輪內(nèi)部不易安裝傳感器等方面適用性不足的缺點(diǎn)，基于功率流有限元法計(jì)算故障振動(dòng)信號(hào)傳遞路徑貢獻(xiàn)量，有效確定故障振動(dòng)信號(hào)的主要傳遞路徑。與傳統(tǒng)的傳遞路徑分析方法相比，本發(fā)明的有益效果為：

1、本發(fā)明針對(duì)風(fēng)電齒輪箱故障振動(dòng)信號(hào)傳遞路徑的特征，使具有相同能量傳遞路徑的故障振動(dòng)信號(hào)傳遞路徑具有相等的被動(dòng)子系統(tǒng)能量保持因子，符合故障振動(dòng)信號(hào)的實(shí)際傳遞過(guò)程并且減少了計(jì)算過(guò)程中的運(yùn)算量。