[發明專利]一種基于同步模態譜的風電機組軸承故障診斷方法

有效

• 申請號: 202011281606.9
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112484998B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 王前;李巧月;江星星;李珂;祁玉梅
• 申請（專利權）人: 蘇州大學文正學院
• 主分類號: G01M13/04
• 分類號: G01M13/04;G01M13/045;G06F17/16
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 王廣浩

1.一種基于同步模態譜的風電機組軸承故障診斷方法，其特征在于，包括：

采集風電機組振動數據；

基于所述風電機組振動數據構建同步模態譜；

通過風電機組傳動系統主軸旋轉頻率與故障特征的瞬時頻率之間的關系計算得到故障特征的理論階次值；

將所述同步模態譜中檢測到的故障相關特征階次與所述理論階次值進行對比，對所述風電機組軸承進行故障診斷；

基于所述風電機組振動數據構建同步模態譜，具體包括：

采用時變調頻-調幅信號優化模型識別風電機組的旋轉軸轉速以及確定識別特征成分所需的最優帶寬參數；

利用識別的轉速以及確定的最優帶寬參數構建基于風電機組振動數據包絡波形的同步模態譜；

所述采用時變調頻-調幅信號優化模型識別風電機組的旋轉軸轉速以及確定識別特征成分所需的最優帶寬參數，具體包括：

對風電機組振動數據x(t)低通濾波得到其低通濾波信號y(t)：

y(t)＝lowpass(x(t)) (1)

其中，lowpass(·)為低通濾波器；

利用常規時頻分析方法對低通濾波信號y(t)進行時頻表示，然后利用基于局部最大值脊線估計方法從低通濾波信號y(t)的時頻表示結果中粗略估計出風電機組傳動系統主軸轉頻其向量形式為

通過求解時變調頻-調幅信號優化模型L(α_ν(t),β_ν(t),ω_ν(t))，識別出轉頻成分y_v(t)及其對應的瞬時頻率ω_ν(t)，以給出識別風電軸承特征成分所需的最優帶寬參數η；

通過求解時變調頻-調幅信號優化模型L(α_ν(t),β_ν(t),ω_ν(t))，識別出轉頻成分y_v(t)及其對應的瞬時頻率ω_ν(t)，以給出識別風電軸承特征成分所需的最優帶寬參數η，具體包括：

所述時變調頻-調幅信號優化模型L(α_ν(t),β_ν(t),ω_ν(t))為：

其中α″_v(t)和β″_v(t)分別為α_v(t)和β_v(t)的二階導數結果；α_v(t)和β_v(t)是轉頻成分對應的去調頻信號，分別表示為：

和

其中，A_v(t)指轉頻成分的瞬時幅值；為初始相位，為去調頻瞬時頻率；

將L(α_ν(t),β_ν(t),ω_ν(t))變換為矩陣形式：

其中和分別為α_v(t)和β_v(t)的離散形式向量，N為信號y(t)的長度；y＝[y(t₀),…,y(t_N-1)]^T為y(t)的離散形式向量；y_v＝[y_v(t₀),…,y_v(t_N-1)]^T為y_v(t)的離散形式向量；D是維數為(N-2)×N的二階差分矩陣，0是與D為維數相同的全零矩陣；ω_v＝[ω_v(t₀),…,ω_v(t_N-1)]為ω_ν(t)的離散形式向量；

然后，對矩陣形式的時變調頻-調幅信號優化模型L(x_v,ω_v)進行求解，獲得y_v和ω_v。