风电装备振动监测与诊断

本书主要内容为风电装备监测诊断的基本原理和工程实例，从风电装备整机监测预警、传动系统故障诊断、复合材料叶片损伤识别三位一体的角度，讲述了变转速运转的风电装备预警指标确定方法、增速传动系统微弱信号的随机共振方法、变转速信号的时频分析方法、多故障耦合的稀疏诊断方法、复合材料叶片多尺度损伤识别方法，结合搭建的传动系统增速试验台、行星齿轮箱故障试验台、风场实际测试故障数据，给出了典型的故障诊断案例。本书可作为工科院校机械类研究生的教材，也可供新能源风电行业的相关研究人员与工程技术人员学习参考。

前言
第1章 绪论 1
1.1 风力发电发展概况 1
1.1.1 风力发电的背景 1
1.1.2 风力发电发展现状 9
1.2 风电装备的基本组成部分 4
1.2.1 风电装备的主要结构 4
1.2.2 主要故障特点及分布 5
1.3 风电装备监测诊断难点与进展 8
1.3.1 风电装备振动监测诊断的难点 8
1.3.2 整机监测预警 9
1.3.3 传动系统监测诊断 10
1.3.4 叶片监测诊断 12
1.4 本书结构与章 节安排 15
参考文献 16
第2章 风电装备整机状态评估与预警方法研究 20
2.1 基本原理及方法 20
2.1.1 评估参量选择 20
2.1.2 测点布置优选 21
2.1.3 数据处理方法 99
2.2 振动状态评估的基本理论 23
2.2.1 时域统计分析 23
2.2.2 基于数据库的知识发现的基本理论 25
2.2.3 数据准备 26
2.2.4 数据挖掘 27
2.3 时域参数和指标分析 29
2.3.1 不同转速下时域参数和指标统计及分析 29
2.3.2 并网运行时域参数和指标统计殁分析 34
2.4 整机及传动链振动状态的确定 39
2.4.1 传动链振动状态的确定 39
2.4.2 振动状态阈值的初选 42
2.5 小结 43
参考文献 43
第3章 二阶增强随机共振技术研究 44
3.1 随机共振经典理论简介 44
3.1.1 线性响应理论 45
3.1.2 本征值理论 46
3.1.3 驻留时间分布理论 47
3.2 二阶增强随机共振技术 48
3.2.1 随机共振增强方法性能简析 48
3.2.2 二阶增强随机共振模型与方程 49
3.2.3 二维双稳态之间的概率交换 53
3.3 基于Morlet小波的多尺度噪声控制方法 58
3.3.1 参激随机共振 58
3.3.2 多尺度噪声控制方法 59
3.4 多尺度噪声控制的二阶增强随机共振算法与应用 61
3.4.1 多尺度噪声控制的二阶增强随机共振算法流程 61
3.4.2 仿真试验 63
3.5 小结 74
参考文献 75
第4章 同步压缩变换改进研究 77
4.1 同步压缩变换方法 77
4.1.1 同步压缩变换原理 77
4.1.2 同步压缩变换不足 79
4.2 同步压缩变换改进研究 81
4.2.1 自适应同步压缩变换 81
4.2.2 基于LMD的同步压缩时频分析 87
4.3 改进同步压缩变换方法试验验证 95
4.3.1 SQ1动力传动故障诊断试验台试验 95
4.3.2 转子不对中故障分析 97
4.3.3 第级行星齿轮断齿故障 100
4.4 小结 102
参考文献 103
第5章 稀疏分解故障诊断方法 104
5.1 稀疏表示基本理论 104
5.1.1 稀疏表示简介 105
5.1.2 稀疏分解算法简介 105
5.1.3 稀疏字典构成 108
5.2 基于逐级正交匹配追踪和形态成分分析的稀疏分解算法 110
5.2.1 基于形态成分分析的稀疏分解原理 110
5.2.2 基于逐级正交匹配追踪的稀疏分解算法 111
5.2.3 基于逐级正交匹配追踪和形态成分分析的稀疏分解算法 112
5.2.4 基于逐级正交匹配追踪的稀疏分解算法仿真分析 114
5.2.5 基于逐级正交匹配追踪的稀疏分解算法试验验证 114
5.3 基于信号振荡属性的稀疏分解算法 119
5.3.1 信号的振荡属性 119
5.3.2 调Q小波变换 120
5.3.3 基于信号振荡属性的稀疏分解方法的原理 122
5.3.4 基于信号振荡属性的稀疏分解方法仿真分析 125
5.3.5 基于信号振荡属性的稀疏分解方法的试验验证 127
5.4 小结 129
参考文献 130
第6章 风电复合材料叶片损伤诊断方法 132
6.1 复合材料叶片多尺度建模 132
6.1.1 通用单胞模型 132
6.1.2 损伤多尺度建模 139
6.2 基于应变监测的风电叶片损伤识别研究 150
6.2.1 风电叶片应变测试试验台 150
6.2.2 风电叶片在位裂纹诊断研究155
6.3 基于声信号监测的叶片故障诊断方法 159
6.3.1 风机叶片故障声信号特征提取 160
6.3.2 叶片故障声学诊断案例 163
6.4 小结 166
参考文献 167
第7章 风电装备状态监测系统开发及应用 168
7.1 风电装备振动状态监测与故障分析系统设计方案 169
7.1.1 风电装备状态监测系统的要求 169
7.1.2 风电装备状态监测系统概述 170
7.1.3 风电装备状态监测系统的工作模式 170
7.2 风电装备振动状态监测与故障分析系统 171
7.2.1 风电振动数据采集硬件 171
7.2.2 在线监测诊断 173
7.2.3 远程监测诊断 178
7.2.4 监测诊断系统的现场实施 179
7.3 风电装备振动故障分析系统的工程应用 182
7.3.1 750MW高速端联轴器故障诊断 182
7.3.2 1.5MW齿轮箱高速端轴承故障诊断 190
7.3.3 风电增速齿轮箱行星齿轮故障诊断 196
7.4 小结 201
参考文献 201
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