基于協(xié)方差矩陣流形的風(fēng)電機(jī)組齒輪箱故障診斷方法研究.pdf

1、由于能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重，風(fēng)能作為綠色無(wú)污染能源已受到世界各國(guó)的關(guān)注和重視。隨著裝機(jī)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，及時(shí)發(fā)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組故障并進(jìn)行維修變得越來(lái)越重要。齒輪箱是風(fēng)電機(jī)組中故障率較高的部件，振動(dòng)信號(hào)分析是齒輪箱故障診斷中最常用的技術(shù)。風(fēng)電機(jī)組齒輪箱振動(dòng)信號(hào)成分復(fù)雜，具有較強(qiáng)的背景噪聲和明顯的非平穩(wěn)性。研究可以適應(yīng)振動(dòng)信號(hào)非平穩(wěn)性、非高斯特征的新方法是提高其故障診斷技術(shù)水平的關(guān)鍵。因此，開(kāi)展對(duì)風(fēng)電機(jī)組齒輪箱振動(dòng)信號(hào)的特征提取、故障檢測(cè)與故障

2、分類(lèi)等方法研究，對(duì)于保證風(fēng)電機(jī)組正常安全運(yùn)行具有重大的實(shí)際意義。
　　本文在對(duì)風(fēng)電機(jī)組齒輪箱進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試的基礎(chǔ)上，針對(duì)傳統(tǒng)振動(dòng)信號(hào)分析方法往往僅對(duì)單通道信號(hào)分別提取，無(wú)法提取多通道振動(dòng)信號(hào)各通道間關(guān)聯(lián)和結(jié)構(gòu)信息的問(wèn)題，提出了一種基于協(xié)方差矩陣流形分析的齒輪箱故障診斷方法。
　　主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　首先，綜述了風(fēng)電機(jī)組齒輪箱故障診斷的基本理論和方法，闡述了風(fēng)電機(jī)組的基本組成，分析了國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，介紹了常用的振動(dòng)信號(hào)

3、特征提取方法，在分析多通道振動(dòng)信號(hào)的基礎(chǔ)上，給出了基于多通道振動(dòng)信號(hào)的協(xié)方差矩陣流形表示方法。
　　其次，針對(duì)風(fēng)電機(jī)組齒輪箱多通道振動(dòng)信號(hào)的關(guān)聯(lián)和結(jié)構(gòu)特征提取問(wèn)題，提出了一種基于協(xié)方差矩陣流形表示的橢球可視化故障診斷方法。該方法將多通道振動(dòng)時(shí)間序列轉(zhuǎn)化為一個(gè)協(xié)方差矩陣序列進(jìn)行處理，可以有效表達(dá)各通道間的關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)信息。對(duì)協(xié)方差矩陣通過(guò)奇異值分解轉(zhuǎn)化為橢球和四元數(shù)表示，可以實(shí)現(xiàn)齒輪箱振動(dòng)狀態(tài)的可視化，然后進(jìn)行各向異性分析，從而有利于理

4、解振動(dòng)信號(hào)特點(diǎn)并進(jìn)行故障診斷。
　　再次，在多通道振動(dòng)信號(hào)協(xié)方差矩陣流形表示的基礎(chǔ)上，針對(duì)齒輪箱振動(dòng)信號(hào)非平穩(wěn)性、非高斯的特點(diǎn)，提出了一種基于協(xié)方差矩陣流形黎曼距離的故障檢測(cè)與定位方法。該方法用協(xié)方差矩陣流形作為描述子，以黎曼距離作為相似性度量，結(jié)合統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制圖來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)齒輪箱故障的檢測(cè)與定位。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試與分析，該方法不僅可以有效檢測(cè)多通道振動(dòng)信號(hào)間的相關(guān)性，而且在故障檢測(cè)準(zhǔn)確率和算法復(fù)雜度上均具有一定的性能優(yōu)勢(shì)。
　　最