權利要求書: 1.一種無轉速測量的風機傳動鏈故障檢測方法,其特征在于:包括如下步驟:獲取已等時離散的振動信號;
通過對振動信號的處理提取瞬時軸速度,對瞬時軸速度進行時域積分獲得軸的瞬時相位;
基于軸的瞬時相位生成轉速計;
基于轉速計信息,進行等相位角同步離散;
基于軸等相位角離散信號進行同步分析,獲取風機傳動鏈的部件損傷特征。
2.根據權利要求1所述的一種無轉速測量的風機傳動鏈故障檢測方法,其特征在于,所述獲取已等時離散的振動信號之前,還包括,從風機主軸上獲取振動信號,并對振動信號進行離散。
3.根據權利要求1所述的一種無轉速測量的風機傳動鏈故障檢測方法,其特征在于,所述通過對振動信號的處理提取瞬時軸速度,還包括,當軸速變化不大而沒有引起與別的頻率成分重疊時,用帶通濾波的方法孤立出關于軸速的響應成分,再通過希爾伯特變換方法獲取信號的分析函數(shù),最后從分析函數(shù)提取瞬時相位與瞬時速度。
4.根據權利要求1所述的一種無轉速測量的風機傳動鏈故障檢測方法,其特征在于,所述通過對振動信號的處理提取瞬時軸速度,還包括,通過短時FFT變換得到譜圖,再從譜圖得到瞬時速度的初值,利用old?Kalman濾波器得到速度的跟蹤濾波響應,最后從響應的希爾伯特變換中識別瞬時速度。
5.根據權利要求3或4所述的一種無轉速測量的風機傳動鏈故障檢測方法,其特征在于,所述基于軸的瞬時相位生成轉速計,還包括,通過識別相位整周期處的時間點以及每周內等轉角處的時間位置形成數(shù)字域的轉速計。
6.根據權利要求1所述的一種無轉速測量的風機傳動鏈故障檢測方法,其特征在于,所述進行等相位角同步離散,還包括,根據瞬時軸速度信息以及齒輪箱的運動學關系將等時離散的振動信號轉換成響應軸的等轉角離散信號。
7.根據權利要求4所述的一種無轉速測量的風機傳動鏈故障檢測方法,其特征在于,所述通過對振動信號的處理提取瞬時軸速度,還包括,用所識別的瞬時軸速度對等時離散的振動信號以等軸轉角重采樣,經FFT分析得到主軸的階次譜。
8.一種風機傳動鏈故障檢測裝置,其特征在于:包括
信號獲取單元:用于獲取已等時離散的振動信號;
第一處理單元:對瞬時軸速度進行時域積分獲得軸的瞬時相位;
轉換單元:用于形成數(shù)字域的轉速計;
第二處理單元:用于進行等相位角同步離散;
分析單元:用于進行同步分析獲取風機傳動鏈的部件損傷特征。
說明書: 一種無轉速測量的風機傳動鏈故障檢測方法及裝置技術領域[0001] 本發(fā)明涉及風力發(fā)電技術領域,具體涉及一種無轉速測量的風機傳動鏈故障檢測方法。背景技術[0002] 目前風電產業(yè)在蓬勃發(fā)展的同時也面臨著機組故障多發(fā)的境遇,其中,由于傳動鏈的運轉情況直接影響著風力發(fā)電機組的性能與安全,所有針對傳動鏈故障的診斷和檢測尤為重要。[0003] 風力發(fā)電機的運行中,由于風況的不確定性,其轉速往往是非定常的。現(xiàn)有的風力發(fā)電故障檢測商業(yè)化系統(tǒng)中,速度信息是不做實時離散的,而只離散各振動傳感器的振動響應。使得當軸速實時信號缺失時,就會影響風機傳動鏈故障檢測的精準度,甚至無法完成風機傳動鏈故障的檢測,從而造成巨大損失。發(fā)明內容[0004] 有鑒于此,本發(fā)明要解決的問題是提供一種無轉速測量的風機傳動鏈故障檢測方法,當軸速實時信號缺失時,從振動信號中提取風機傳動鏈高速軸的瞬時軸速度,并對振動信號進行同步重采集和同步分析,提高風機傳動鏈中故障檢測的精準度。[0005] 本發(fā)明通過以下技術手段解決上述技術問題:本發(fā)明提供一種無轉速測量的風機傳動鏈故障檢測方法,包括如下步驟:[0006] 獲取已等時離散的振動信號;[0007] 通過對振動信號的處理提取瞬時軸速度,對瞬時軸速度進行時域積分獲得軸的瞬時相位;[0008] 基于軸的瞬時相位生成轉速計;[0009] 基于轉速計信息,進行等相位角同步離散;[0010] 基于軸等相位角離散信號進行同步分析,獲取風機傳動鏈的部件損傷特征。[0011] 進一步,所述獲取已等時離散的振動信號之前,還包括,從風機主軸上獲取振動信號,并對振動信號進行離散。[0012] 進一步,所述通過對振動信號的處理提取瞬時軸速度,還包括,當軸速變化不大而沒有引起與別的頻率成分重疊時,用帶通濾波的方法孤立出與關于軸速的響應成分,再通過希爾伯特變換方法獲取信號的分析函數(shù),最后從分析函數(shù)提取瞬時相位與瞬時速度。[0013] 進一步,所述通過對振動信號的處理提取瞬時軸速度,還包括,通過短時FFT變換得到譜圖,再從譜圖得到瞬時速度的初值,利用old?Kalman濾波器得到速度的跟蹤濾波響應,最后從響應的希爾伯特變換中識別瞬時速度。[0014] 進一步,所述基于軸的瞬時相位生成轉速計,還包括,通過識別相位整周期處的時間點以及每周內等轉角處的時間位置形成數(shù)字域的轉速計。[0015] 進一步,所述進行等相位角同步離散,還包括,根據瞬時軸速度信息以及齒輪箱的運動學關系將等時離散的振動信號轉換成響應軸的等轉角離散信號。[0016] 進一步,所述通過對振動信號的處理提取瞬時軸速度,還包括,用所識別的瞬時軸速度對等時離散的振動信號以等軸轉角重采樣,經FFT分析得到主軸的階次譜。[0017] 本發(fā)明還提供一種風機傳動鏈故障檢測裝置,包括[0018] 信號獲取單元:用于獲取已等時離散的振動信號;[0019] 第一處理單元:對瞬時軸速度進行時域積分獲得軸的瞬時相位;[0020] 轉換單元:用于形成數(shù)字域的轉速計;[0021] 第二處理單元:用于進行等相位角同步離散;[0022] 分析單元:用于進行同步分析獲取風機傳動鏈的部件損傷特征。[0023] 由上述技術方案可知,本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提供一種無轉速測量的風機傳動鏈故障檢測方法,包括如下步驟:獲取已等時離散的振動信號;通過對振動信號的處理提取瞬時軸速度,對瞬時軸速度進行時域積分獲得軸的瞬時相位;基于軸的瞬時相位生成轉速計;基于轉速計信息,進行等相位角同步離散;基于軸等相位角離散信號進行同步分析,獲取風機傳動鏈的部件損傷特征。當軸速實時信號缺失時,從振動信號中提取風機傳動鏈高速軸的瞬時軸速度,并對振動信號進行同步重采集和同步分析,提高了風機傳動鏈中故障檢測的精準度。附圖說明[0024] 為了更清楚地說明本發(fā)明具體實施方式或現(xiàn)有技術中的技術方案,下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。在所有附圖中,類似的元件或部分一般由類似的附圖標記標識。附圖中,各元件或部分并不一定按照實際的比例繪制。[0025] 圖1為本發(fā)明的流程示意圖;[0026] 圖2為風機傳動鏈的加速度響應頻譜圖;[0027] 圖3為振動信號及速度信號圖;[0028] 圖4為通過短時FFT變換得到的譜圖;[0029] 圖5為高速軸瞬時軸速檢測結果圖;[0030] 圖6為瞬時軸速度在譜圖上的疊加圖;[0031] 圖7為經FFT分析得到的階次圖;[0032] 圖8為經軸速識別和同步重采集后的底中速軸承上的振動響應圖。具體實施方式[0033] 下面將結合附圖對本發(fā)明技術方案的實施例進行詳細的描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術方案,因此只作為示例,而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。[0034] 請參閱圖1~8所示,本發(fā)明提供一種無轉速測量的風機傳動鏈故障檢測方法,包括如下步驟:[0035] 獲取已等時離散的振動信號;通過獲取風機主軸上的振動信號,再將振動信號進行等時離散,使得離散后的振動信號能夠進行數(shù)字處理。[0036] 通過對振動信號的處理提取瞬時軸速度,對瞬時軸速度進行時域積分獲得軸的瞬時相位;在旋轉機械運行過程中,振動響應中包含了與軸速度相關的信息,其中包括軸速以及高階諧波響應以及齒輪嚙合頻率以及高階諧波等;如圖2所示的風機傳動鏈加速度響應頻譜圖,在圖中有明顯的高速軸HSS軸速響應和行星齒輪嚙合響應及其諧波;通過這些信息實現(xiàn)瞬時軸速的識別。[0037] 旋轉機械的動態(tài)響應中還包括有故障信號以及系統(tǒng)運行的響應,比如軸的不平衡響應以及齒輪的嚙合響應等,通過信號處理的方法將瞬時軸速提取出來。[0038] 其中,當軸速變化不大而沒有引起與別的頻率成分重疊時,用帶通濾波的方法孤立出與關于軸速的響應成分,再通過希爾伯特變換方法獲取信號的分析函數(shù),最后從分析函數(shù)提取瞬時相位與瞬時速度。[0039] 或者,如圖4所示,通過短時FFT變換得到譜圖,再從譜圖得到瞬時速度的初值,利用old?Kalman濾波器得到速度的跟蹤濾波響應,最后從響應的希爾伯特變換中識別瞬時速度;如圖6所示將所識別的瞬時軸速度在譜圖上疊加,顯示與高速軸速度響應良好的重合度,用所識別的瞬時軸速度對等時離散的振動信號以等軸轉角重采樣,經FFT分析得到主軸的階次譜;排出了因軸速變化引起的彌散效應和非整周期采樣引起的泄露效應,從而提高了分析精度。[0040] 如圖3所示,通過瞬時速度的識別找出與振動信號同步的速度信號,以便對原來已等時離散的振動信號進行重新采樣,轉換成以軸的等周期采樣。[0041] 基于軸的瞬時相位生成轉速計;通過識別相位整周期處的時間點以及每周內等轉角處的時間位置形成數(shù)字域的轉速計。[0042] 基于轉速計信息,進行等相位角同步離散;根據瞬時軸速度信息以及齒輪箱的運動學關系將等時離散的振動信號轉換成響應軸的等轉角離散信號。[0043] 基于軸等相位角離散信號進行同步分析,獲取風機傳動鏈的部件損傷特征。對軸等相位角進行分析,如同步分析、階次分析等;以同步分析獲取的風機傳動鏈的部件損傷特征比常規(guī)的時域和頻域分析具有更高的精準度。如圖8所示,經軸速識別和同步采集后的低中速軸承上的振動響應,再經包絡分析后可以看到十分清晰的軸承內圈損傷特征,即,軸承的內圈損傷階次及其高階諧波,每一諧波均為中低速軸頻率所調制。[0044] 本發(fā)明還提供一種風機傳動鏈故障檢測裝置,包括[0045] 信號獲取單元:用于獲取已等時離散的振動信號;[0046] 第一處理單元:對瞬時軸速度進行時域積分獲得軸的瞬時相位;[0047] 轉換單元:用于形成數(shù)字域的轉速計;[0048] 第二處理單元:用于進行等相位角同步離散;[0049] 分析單元:用于進行同步分析獲取風機傳動鏈的部件損傷特征。[0050] 最后應說明的是:以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案,而非對其限制;盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明,本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改,或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換;而這些修改或者替換,并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍,其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求和說明書的范圍當中。
聲明:
“無轉速測量的風機傳動鏈故障檢測方法及裝置” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究,如用于商業(yè)用途,請聯(lián)系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)