基于经验小波变换和关联维数的风力机齿轮箱故障诊断
2021-03-05叶柯华
叶柯华,李 春,2,胡 璇
(1.上海理工大学 能源与动力工程学院,上海 200093;2.上海市动力工程多相流动与传热重点实验室,上海 200093)
由于存在清洁、储量丰富和易于开发等优势,风力发电已经成为当前最重要的可再生能源利用方式之一[1]。随着风力机不断大型化,其内部传动机构日益复杂[2]。此外,因长期处在恶劣非定常风场环境,风力机齿轮箱时刻处于剧烈的交变载荷作用下,同时因长期高速运转、疲劳损伤、加工误差和意外冲击等影响,极易发生各类故障,造成风力机性能下降,严重时将导致报废[3-6]。因此,及时发现和诊断机组故障对保证风力机安全稳定运行具有重要意义。
振动信号凭借易获得、包含信息丰富等优势,成为风力机故障诊断最实用和可靠的分析对象。而风力机齿轮箱通常具有多级结构,其内部复杂的传递路径和各齿轮间不同啮合频率间的调制作用,导致频谱特性复杂,以傅里叶变换为基础的传统方法难以取得较好的分析效果[7]。
蒲子玺等[8]提出了基于平稳小波及峭度准则的变分模态分解方法,可以有效提取强噪声背景下的滚动轴承早期故障信息。Hoseinzadeh等[9]提出一种基于互信息相关系数改进集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)方法,并用来定量分析轴承故障严重程度。Park等[10]对齿轮箱传动故障信号进行EEMD分解,提取本征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF)的波峰系数和形状系数作为故障特征,结合k值临近算法实现故障的有效分类。Hu等[11]基于集成固有时间尺度分解(Ensemble Intrinsic time-scale decomposition,EITD),采用关联维数作为风力机齿轮箱故障信号特征,提出了一种非平稳故障识别方法。……
