本發(fā)明屬于齒輪箱故障診斷領域，尤其涉及一種基于電流信號和解調(diào)技術的齒輪箱故障診斷方法。

背景技術：

風力發(fā)電機中齒輪箱被用于將風力作用下低轉(zhuǎn)速的葉片風輪動力提高到滿足發(fā)電機工作所需較高轉(zhuǎn)速的一個重要部件，但是由于工作條件惡劣、工況復雜、傳遞扭矩較大，齒輪箱容易發(fā)生故障?？紤]到由齒輪箱故障引起的風力發(fā)電機停機維修時間較長、維修費用昂貴，齒輪箱故障診斷引起了廣泛的關注。目前齒輪箱的故障診斷大都是通過對振動、潤滑油溫度和油液磨粒等信息的檢測分析來實現(xiàn)的，然而對機艙安裝在離地面幾十米，甚至上百米高空的風力發(fā)電機來說，這些信號的獲取通常是困難的，且成本較高。此外，傳感器安裝位置對故障診斷的結(jié)果也有較大的影響。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有齒輪箱故障檢測方式的信號獲取困難、成本高、可靠性較差的不足，本發(fā)明提供了一種信號獲取容易、成本較低、可靠性良好的基于電流信號和解調(diào)技術的齒輪箱故障診斷方法。為了解決上述技術問題提出如下的技術方案：

一種基于電流信號和解調(diào)技術的齒輪箱故障診斷方法，所述方法包括以下步驟：

S1.采集由齒輪箱帶動工作的發(fā)電機三相交流電的某一相電流信號；

S2.利用信號解調(diào)技術和三角函數(shù)計算分別得到電流信號的幅值、角度變化的時間序列信息；

S3.利用快速傅里葉變換分別對幅值和角度的信息在頻域上進行分析，對比齒輪箱的特征頻率，判斷其健康狀況，從而實現(xiàn)故障診斷。

本發(fā)明的技術構(gòu)思為：通過采集由齒輪箱帶動工作的發(fā)電機三相交流電的某一相電流信號，利用信號解調(diào)技術分別得到電流信號的幅值和角度信息變化的時間序列信息，利用快速傅里葉變換分別對幅值和角度的信息進行頻域分析，對比分析齒輪箱的特征頻率，從而判斷其健康狀況，實現(xiàn)故障診斷。

本發(fā)明的有益效果為：信號獲取容易、成本較低、可靠性良好。

附圖說明

圖1為基于電流信號和解調(diào)技術的齒輪箱故障診斷方法流程；

圖2為齒輪箱正常工作時發(fā)電機的電流信號；

圖3為齒輪箱輸入軸齒輪發(fā)生裂紋故障時發(fā)電機的電流信號；

圖4為齒輪箱正常工作時發(fā)電機電流信號的包絡譜圖；

圖5為齒輪箱輸入軸齒輪發(fā)生裂紋故障時發(fā)電機電流信號的包絡譜圖；

圖6為齒輪箱正常工作時發(fā)電機電流信號角度解調(diào)后的頻譜圖；

圖7為齒輪箱輸入軸齒輪發(fā)生裂紋故障時發(fā)電機電流信號角度解調(diào)后的頻譜圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。

參照圖1～圖7，一種基于電流信號和解調(diào)技術的齒輪箱故障診斷方法，所述方法包括以下步驟：

S1.采集由齒輪箱帶動工作的發(fā)電機三相交流電的某一相電流信號；

S2.利用信號解調(diào)技術和三角函數(shù)計算分別得到電流信號的幅值、角度變化的時間序列信息；

S3.利用快速傅里葉變換分別對幅值和角度的信息在頻域上進行分析，對比齒輪箱的特征頻率，判斷其健康狀況，從而實現(xiàn)故障診斷。

下面以一增速比為10.6的二級齒輪箱帶動300W永磁同步發(fā)電機工作的一個傳動系為研究對象，齒輪箱輸入軸和輸出軸的轉(zhuǎn)速分別為70.2rpm/min和744.0rpm/min，發(fā)電機的電流頻率為86.8Hz。試驗設置了兩種狀況，他們分別為：a為齒輪箱正常工作；b為齒輪箱輸入軸上齒輪發(fā)生裂紋故障；圖2和圖3分別為這兩種狀況下發(fā)電機的電流信號；圖4和圖5為對應兩種狀況的發(fā)電機電流信號包絡譜圖；圖6和圖7為對應兩種狀況的發(fā)電機電流信號角度解調(diào)后的頻譜圖。

從圖2和圖3的電流信號上看不出齒輪箱在兩種狀況下的區(qū)別。從圖4和圖5中可以發(fā)現(xiàn)，除了在電流頻率f＝86.8Hz處出現(xiàn)尖峰外，當齒輪箱輸入軸上齒輪發(fā)生裂紋故障時候，在f＝1.2Hz及其倍頻上出現(xiàn)了很多尖峰，這些頻率對應為齒輪箱輸入軸的轉(zhuǎn)頻及其倍頻。從圖6和圖7中可以發(fā)現(xiàn)，除了在齒輪箱輸出軸的轉(zhuǎn)頻f＝12.4Hz及其二倍頻上出現(xiàn)尖峰外，當齒輪箱輸入軸上齒輪發(fā)生裂紋故障時候，在f＝1.2Hz及其倍頻上出現(xiàn)了很多尖峰，這些頻率對應為齒輪箱輸入軸的轉(zhuǎn)頻及其倍頻。

從上面的結(jié)果可以看出，對發(fā)電機電流信號進行幅值解調(diào)和角度解調(diào)后，進行頻譜分析，能準確地監(jiān)測到齒輪箱中與故障相關的頻率信息，可以有效的診斷齒輪箱故障，可見，本發(fā)明提出的基于電流信號和解調(diào)技術的齒輪箱故障診斷方法，簡單易行，是一種能夠有效保證齒輪箱可靠運行的故障診斷方法。