基于子空間方法的風(fēng)機(jī)齒輪箱早期故障預(yù)測(cè)研究.pdf

1、在環(huán)境問(wèn)題和能源危機(jī)日趨嚴(yán)重的今天,風(fēng)力發(fā)電事業(yè)的迅速發(fā)展無(wú)疑是一個(gè)正面消息,但隨之而來(lái)的是風(fēng)電場(chǎng)高額的維修費(fèi)用。風(fēng)機(jī)齒輪箱的故障是造成整臺(tái)風(fēng)電機(jī)組停機(jī)時(shí)間最長(zhǎng)的一種故障,同時(shí)齒輪箱也是最昂貴的部件之一。因此,對(duì)其進(jìn)行早期故障預(yù)測(cè)的研究對(duì)延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間和減少風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行維修費(fèi)用具有重要意義。
　　本論文是在國(guó)家自然基金(編號(hào):51277074)項(xiàng)目下進(jìn)行的,針對(duì)風(fēng)機(jī)齒輪箱的振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),提出了兩種基于子空間方法的齒輪箱故障

2、預(yù)測(cè)算法:(1)基于隨機(jī)子空間識(shí)別方法的故障預(yù)測(cè)。該算法首先利用隨機(jī)子空間方法和大量正常運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)數(shù)據(jù),來(lái)建立齒輪箱的隨機(jī)狀態(tài)空間方程,并得到一組與齒輪箱正常狀態(tài)特征相對(duì)應(yīng)的參考特征值;隨后利用這組參考特征值與由實(shí)際振動(dòng)數(shù)據(jù)所求的特征值進(jìn)行比較,如果所求特征值與參考特征值誤差很小,則說(shuō)明系統(tǒng)正常;反之則異常;為了便于比較,定義了均方根誤差這個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo),結(jié)合統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制原理確定的門檻值,來(lái)對(duì)齒輪箱的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)。(2)基于確定性

3、-隨機(jī)子空間識(shí)別方法的故障預(yù)測(cè)。該算法是對(duì)第一種算法的深化和擴(kuò)展,不僅考慮了風(fēng)機(jī)齒輪箱的振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),而且考慮了其變化的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)對(duì)故障預(yù)測(cè)的影響。首先,同樣對(duì)長(zhǎng)時(shí)間的振動(dòng)數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算,由該算法可以求得齒輪箱各轉(zhuǎn)速正常狀態(tài)下的一個(gè)參考域;然后利用新的數(shù)據(jù)估計(jì)出狀態(tài)空間方程的參數(shù)矩陣,并得到相應(yīng)系統(tǒng)矩陣的特征值,若特征值位于參考域范圍內(nèi)則說(shuō)明齒輪箱的狀態(tài)正常,反之則異常;為了給出定量的分析結(jié)果,提出了離散度這個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo),正常狀