风电机组齿轮箱性能检测系统研究与开发

【摘要】： 针对目前风电机主齿轮箱常见的故障及其性能检测系统的的研究现状,研究开发了基于labVIEW的风电机组齿轮箱性能检测系统,检测分析风电机组出厂前的性能检测。 本文采用传感器技术、数据采集、信号处理、故障诊断和通信技术,对齿轮箱运行状态进行实时在线检测和数据分析,提出了齿轮箱检测系统的整体解决方案。主要研究内容包括信号的实时采集、远程数据传输、状态检测、数据存储和分析的结构设计与实现。 首先阐述了风电机组齿轮箱的振动噪声产生的机理和故障特征,提出了特征频率的计算方法和检测的指标,并合理的设计了振动噪声的测试方案。接着,总结了振动噪声信号处理的方法,介绍了针对齿轮箱故障常用的信号处理方法,确定了在线检测的主要特征参数和分析方法。 通过对系统的需求分析,针对系统处理多路信号的特点,为满足系统对数据采集部分的实时性、大数据量、高可靠性的要求,合理的提出了系统的硬件解决方案,和软件方案。为对齿轮箱转速实现无级调速,选择了西门子s7-226 PLC对电机转速实时控制,并与工控机通信的方式。提出了基于虚拟仪器开发平台labVIEW和C/S的系统结构模式,远程数据的实时传输使得通讯协议的选择尤为重要,也是实现在线检测的难点和关键技术,通过分析比较,选择了DataSocket通信协议。详细介绍了各个子模块的设计与实现及其技术难点,包括多路信号的采集、上位机和下位机的通讯等。 本系统是基于计算机技术的采集处理系统,具有显示回放,数据存储,信号分析的功能,实现了远程测控。系统有良好的人机界面,操作方便,通过测试实践证明该系统运行可靠,具有较高的实用价值。 【关键词】：齿轮箱 检测系统 信号采集
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 课题的研究背景和意义9-11
• 1.1.1 课题的研究背景9-11
• 1.1.2 课题的研究意义11
• 1.2 在线检测与自动检测系统11-14
• 1.2.1 在线检测技术11
• 1.2.2 自动检测系统现状与发展趋势11-12
• 1.2.3 微机自动检测系统的典型结构12-14
• 1.3 本文的研究内容和结构14-15
• 2 齿轮箱检测系统的理论基础15-28
• 2.1 风电机组齿轮箱介绍15
• 2.2 风电机组齿轮箱特征频率的计算15-18
• 2.3 齿轮箱振动噪声机理及特征分析18-21
• 2.4 噪声及其基本测量方法21-24
• 2.4.1 噪声的物理量度21-22
• 2.4.2 频带和噪声的频谱22-24
• 2.4.3 噪声测量传感器与仪器24
• 2.5 齿轮箱振动噪声检测的指标及标准24-27
• 2.5.1 检测指标24-25
• 2.5.2 检测标准的制定25-27
• 2.6 本章小结27-28
• 3 齿轮及齿轮箱振动噪声信号处理方法28-37
• 3.1 时域统计特征及无量纲参数28-30
• 3.1.1 时域统计指标28-29
• 3.1.2 自相关分析29
• 3.1.3 互相关分析29-30
• 3.2 频谱分析30-32
• 3.2.1 幅值谱分析30
• 3.2.2 自功率谱分析30-31
• 3.2.3 倒谱分析31-32
• 3.3 细化谱分析32-33
• 3.4 解调分析33-34
• 3.5 齿轮箱性能检测常用方法34-36
• 3.6 本章小结36-37
• 4 风电齿轮箱在线检测系统设计37-55
• 4.1 系统分析37-38
• 4.2 系统的总体设计38-40
• 4.2.1 系统框架38-40
• 4.2.2 系统的主要模块40
• 4.3 检测系统的硬件设计40-44
• 4.3.1 数据采集方案的确定40-41
• 4.3.2 工业控制计算机41-42
• 4.3.3 数据采集卡42
• 4.3.4 PLC的选择42-43
• 4.3.5 多路选择模块的设计43-44
• 4.4 振动、噪声、温度测试方案的设计44-48
• 4.4.1 振动测试方案的设计44-45
• 4.4.2 噪声测试方案的设计45-46
• 4.4.3 温度测试方案的设计46-48
• 4.5 软件设计中的几个关键问题48-54
• 4.5.1 系统的编程环境与软件开发工具48-49
• 4.5.2 通信协议的选择49-51
• 4.5.3 LabVIEW访问数据库技术51-54
• 4.6 本章小结54-55
• 5 齿轮箱在线检测系统实现55-71
• 5.1 数据采集模块的设计55-59
• 5.2 数据入库的设计与实现59-61
• 5.2.1 数据入库程序设计59-60
• 5.2.2 数据库表设计60-61
• 5.3 检测分析系统的设计与实现61-66
• 5.3.1 总体设计62-64
• 5.3.2 时域频域分析模块的设计64-65
• 5.3.3 报表模块的设计65-66
• 5.4 系统串口通信模块及实现66-70
• 5.4.1 下位机PLC的程序设计67-70
• 5.4.2 labVIEW串口通信的设计70
• 5.5 本章小结70-71
• 结论71-73
• 参考文献73-75
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况75-76
• 致谢76-77

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