[發(fā)明專利]便攜式故障檢測系統(tǒng)、故障檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710546208.7
• 申請日: 2017-07-06
• 公開（公告）號: CN109238691B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅華耿
• 申請（專利權(quán)）人: 國家能源投資集團有限責任公司;北京低碳清潔能源研究院
• 主分類號: G01M13/021
• 分類號: G01M13/021;G01M13/045
• 代理公司: 北京潤平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 王崇

本發(fā)明實施例提供了一種便攜式故障檢測系統(tǒng)，包括采集裝置與分析裝置。采集裝置用于采集待測部件的響應(yīng)數(shù)據(jù)和已知軸的軸速度數(shù)據(jù)；分析裝置用于根據(jù)風機傳動鏈中各部件的參數(shù)信息和所述已知軸的軸速度數(shù)據(jù)，確定所述已知軸和所述待測部件之間的運動學(xué)關(guān)系，以及，根據(jù)所述已知軸和所述待測部件之間的運動學(xué)關(guān)系、預(yù)設(shè)的動力學(xué)分析模型，對所述待測部件的響應(yīng)數(shù)據(jù)進行分析，得到所述待測部件的損傷因子，并根據(jù)所述損傷因子，檢測所述待測部件是否存在故障。本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，能夠降低檢測結(jié)果的誤差，使檢測結(jié)果更具有力學(xué)和物理意義，提高對風機進行運維的效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實施例涉及旋轉(zhuǎn)機械無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種便攜式故障檢測系統(tǒng)、故障檢測方法。

背景技術(shù)

風力發(fā)電是未來可再生清潔能源的主要方式之一。雖然風能本身是無成本的，但風力發(fā)電的運維成本在平準化發(fā)電成本計算中占有較高的比例，因此有必要建立一套精準的故障診斷與預(yù)測系統(tǒng)，以實現(xiàn)有效控制成本和優(yōu)化產(chǎn)能的目的。風機的傳動鏈部分由于承受有很大的運行載荷與陣風引起的突變載荷，所以常常發(fā)生與設(shè)計壽命不符的早期破壞，由此導(dǎo)致的故障修復(fù)工作成本高、耗時長，因而風機傳動鏈的分析檢測便成為故障診斷系統(tǒng)的重點。

在現(xiàn)代風機傳動鏈系統(tǒng)中，為提高電能轉(zhuǎn)換效率，通常是多級齒輪箱將葉輪速度放大大約兩個數(shù)量級，用來驅(qū)動變速發(fā)電機。隨著單機容量的增加，為保障齒輪箱傳動效率及總體的緊湊性和輕量化，齒輪箱也設(shè)計的更為復(fù)雜(從一級行星齒輪加二級平行齒輪設(shè)計，到更為復(fù)雜的三級行星齒輪加一級平行齒輪設(shè)計)，而傳統(tǒng)的基于傅里葉變換的旋轉(zhuǎn)機械的故障診斷系統(tǒng)，往往是針對結(jié)構(gòu)比較簡單的風機傳動鏈系統(tǒng)，且假設(shè)風機在高速運行下進行檢測的，這就導(dǎo)致傳統(tǒng)的基于傅里葉變換的旋轉(zhuǎn)機械的故障診斷系統(tǒng)已很難解決風機傳動鏈系統(tǒng)中的所有問題。

由于風機是變速運行的，在采集軸速度時，采集得到的軸速度往往不是恒定的，即便在采集軸速度時段速度沒有變化，其振動激勵也可能不恒定，而是依據(jù)輸出功率大小而變化。因此，有些研究者針對該特征，假設(shè)了一種基于非線性模型的故障檢測系統(tǒng)，該基于非線性模型的故障檢測系統(tǒng)將所得的信號按非線性系統(tǒng)和非平穩(wěn)系統(tǒng)來處理，通常這些方法試圖用一些特殊的變換方法，如小波變換和經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解法將那些因轉(zhuǎn)速變化相關(guān)的響應(yīng)成分完整地分離開來。但是，在實際應(yīng)用中，這種基于非線性模型的故障檢測系統(tǒng)是很難實現(xiàn)的，因為風速的變化大小是不定的，因而風機轉(zhuǎn)速的變化也不定，所以很難形成一種通用的辦法將與損傷相關(guān)的變頻成分完整地分離出來，而且從故障檢測的角度來看，線性響應(yīng)是主要的，將采集到的振動響應(yīng)數(shù)據(jù)按照非線性系統(tǒng)來處理，并不會在故障檢測系統(tǒng)中提供更多的信息。

因此，如何針對結(jié)構(gòu)復(fù)雜、頻率跨度大、運行速度不恒定、輸出功率隨機性等特點的風機的傳動鏈系統(tǒng)進行有效的檢測，提高對風機進行運維的效率較低，是當前亟待解決的重要問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例提供一種便攜式故障檢測系統(tǒng)、故障檢測方法，實現(xiàn)了對結(jié)構(gòu)復(fù)雜、頻率跨度大、運行速度不恒定、輸出功率隨機性等特點的風機的傳動鏈系統(tǒng)進行有效的檢測，降低了檢測結(jié)果的誤差，使檢測結(jié)果更具有力學(xué)和物理意義，提高了對風機進行運維的效率。

本發(fā)明實施例提供一種故障檢測系統(tǒng)，包括：

采集裝置，用于采集待測部件的響應(yīng)數(shù)據(jù)和已知軸的軸速度數(shù)據(jù)，所述已知軸為能夠直接測量出軸速度的軸；

分析裝置，用于根據(jù)風機傳動鏈中各部件的參數(shù)信息和所述已知軸的軸速度數(shù)據(jù)，確定所述已知軸和所述待測部件之間的運動學(xué)關(guān)系，以及，根據(jù)所述已知軸和所述待測部件之間的運動學(xué)關(guān)系、預(yù)設(shè)的動力學(xué)分析模型，對所述待測部件的響應(yīng)數(shù)據(jù)進行分析，得到所述待測部件的損傷因子，并根據(jù)所述損傷因子，檢測所述待測部件是否存在故障；

其中，所述預(yù)設(shè)的動力學(xué)分析模型為一個線性系統(tǒng)承受非平穩(wěn)激勵的動力學(xué)分析模型，所述待測部件為所述風機傳動鏈中各部件中的至少一個部件。

進一步地，上述所述的系統(tǒng)中，所述分析裝置包括：