风电齿轮箱润滑状态监测与故障诊断系统开发
风电变速箱润滑油在线监测系统简介
风电齿轮箱润滑油在线监测系统资料显示，欧美风电行业20 年来总投资的65%~90%都消耗在运行维护上，而非计划停机又占据了其中的75%。
国际工程保险协会支付给丹麦风电业的理赔费用中的40%是由于机械故障，主要是齿轮箱与轴承的故障。
根据对国内外装备制造业各类机电设备所发生故障原因的分析统计，机械设备运动部件的80%早期失效是由于润滑故障导致异常磨损所引起的。
其中滚动轴承中大约40%的失效与损坏是由于润滑不当而导致；齿轮箱中大约50%的故障与润滑不良和异常磨损有关。
另外机械设备运动部件摩擦消耗的能源占设备总能源消耗的1/3-2/3。
由于风力发电机因其设备昂贵，工作环境恶劣、地点偏远，设备的高度较高，维修保养工作十分不便，当发生润滑故障，风电场必需支付设备调配费用、能源生产损失、每千瓦时猛增的费用、更换部件时的延误费用。
因此，建立基于实时在线状态监测的主动维护体系，对于确保风机可靠稳定的长周期运转，避免被动维修有着非常积极的作用。
风电齿轮箱润滑油在线监测系统现场监控层系统架主要包括4个模块：油液采样模块、传感器模块、采集控制与传输模块、终端分析模块。
油液采样模块主要涉及油样自动定时采集；传感器模块主要涉及到传感量的选择、指标区间、输出模式；采集控制与传输模块主要涉及信号的稳定性和异构信号的传输技术；终端分析主要涉及数据融合，阈值判断，用户界面和其他输出方式。
具体方案描述如下：1、采用监测系统所属的数字齿轮泵从系统润滑油泵的进油管路，通过三通接头获得油样，该油样的取样量由监测系统的程序控制；2、实时取样的油流经一个级联传感器流道，分别通过铁谱、颗粒、粘度、水分等传感器；3、以高集成SOC处理器ARM Cortex-M4及DSP双内核的STM32F407VCT6为主控系统，实现磨粒显微图像、电压、电流信号的接受和采集，并通过TCP/IP无线协议将异构信号同步传输至风机中控室数据中心；4、液晶显示屏给出用户界面信息，包括颗粒污染量、粘度变化曲线、水分超标报警、磨损量曲线，以及实时磨粒图像。
风电机组齿轮箱在线振动监测系统开发
1引言随着我国风电设备制造技术的不断发展和装机容量的持续增加，风力发电已经成为支撑我国电力事业发展的重要组成部分。
齿轮箱是风电机组的关键部件之一，由于风力无规律的变向变负荷和强阵风冲击的影响，相对于通用齿轮传动机构，风电机组的齿轮箱负载复杂、传递功率大、变速比高、故障率高[1]。
特别是随着风电机组运行年限不断增长，其故障率不断上升，维护维修困难，这严重影响了风电场的发电效率和效益。
所以，通过安装在线振动监测系统，及时发现齿轮箱的潜在故障，防止损伤扩大，对于保证风电机组的正常运转与开展计划性维修和维护具有重要的现实意义[2]。
本文利用大数据处理技术，在振动数据分析的基础上，开发了一套风电机组齿轮箱运转状态在线监测系统。
该系统可以实现齿轮箱故障诊断，也可以根据历史数据对潜在的故障进行预警，以便风电场工作人员有针对性地开展运维工作[3,4]。
2齿轮箱的结构及常见故障风力发电的过程是风作用到叶片上，驱动风轮旋转，旋转的风轮带动齿轮箱的主轴转动从而将动能输送到齿轮箱。
齿轮箱将输入的大扭矩、低转速动能转化成低扭矩、高转速的动能，通过联轴器传递给发电机[5]。
发电机将输入的动能最终转化为电能，最后经变频处理后输送到电网。
齿轮箱一方面作为动力传动装置，将风轮的动能传递给发电机的转子；另一方面将风轮的低转速提升到发电机能够正常工作所需要的额定高转速。
所以，齿轮箱是风电机组传动链中重要的机械部件。
目前，大型风电机组的齿轮箱普遍采用一级行星和两级平行轴的三级传动方式，以满足传动比要求。
某风电场风电机组齿轮箱的结构示意图如图1所示[6]。
其中，z 表示各齿轮的齿数，用于计算齿轮啮合频率。
由于齿轮箱的长期高负荷、高冲击、高扭矩运转，其故障率相对较高，较为常见的故障包括齿轮故障（断齿、胶合、点蚀）、轴承故障（轴承过热，轴承内圈、外圈、保持架、滚子损伤、配合处间隙过大）、轴不对称、不平衡等。
风电机组齿轮箱常见故障分析如表1所示[7]。
状态监测与故障诊断基础-风电系统相关
风电机械设备主要故障部位和形式
• 所有主要机械组成部分中，最容易损坏的是齿 轮箱，齿轮箱的监测和保护也是生产商、用户 最关心的机械故障问题。根据国外的有关调查 ，各个损坏部件导致的停机时间比例如图3所示 [1]。 根据国内统计，国内齿轮箱损坏率高达40~50% ，个别品牌损坏率高达100%,是造成停机的主要 原因[2]。 所有部位的轴承中，最容易损坏的是主轴承， 其次是齿轮箱中的轴承。
安全中心六周年集体照
实验室及挂靠单位
• 国家安全生产监督管理总局 危险化学品生产过程故障预防及监控基础研究实验室 • 国家安全生产监督管理总局 新危险化学品评估及事故鉴定基础研究实验室 • 化工安全教育部工程中心 • 中国设备管理协会诊断工程委员会 • 国家质检总局特种设备安全技术委员会管道分会 • 中国石油炼化装备故障诊断北京中心
传统的解调方法流程(SKF, Enteck, WindSL, Commtest…) 滤波器设置困难！
包络波形
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gSE谱/包络谱
博华信智采用了“最优滤波解调”技术，克服滤波 器设置的困难；用户可以不必设置滤波器频率，系统 会自动计算出最优频率。
最优自动设置: 清晰发现故障特征
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电 源： 6-36VDC 系统功率： <20W 模拟输入： 16通道动态数据输入和2电涡 流键相信号输入，支持ICP加速度传感器 直接输入 抗 混： 模拟滤波器加64位数字FIR滤波 器 模数转换： 16位AD 频率范围： 0.2Hz~30KHz 测量精度： 400~12,800线 采集频率： 最高250KS/s，支持键相信号 触发采集 操作系统： Windows XP Embedded
北京博华信智科技发展有限公司
浅谈风力发电机组齿轮箱常见故障分析及检测方法
浅谈风力发电机组齿轮箱常见故障分析及检测方法摘要：随着科技的不断发展，齿轮箱相关技术也在不断完善，混沌诊断识别法、油液分析法以及振动法等都是较为有效的故障诊断方式。
齿轮箱内部的诸多零部件，如轴承、齿轮、轴等，在齿轮运转的过程中都会以一定的频率振动，在这种情况下，点蚀就会出现在轴承上，或者由于一些其他因素，如磨损、高温等都会对轴承产生影响，不仅会造成轴承的过度消耗，还会抑制发电机组的运转。
故而，针对风力发电机组齿轮存在的故障展开分析与检测具有重要的现实意义。
关键词：风力发电机；齿轮箱；常见故障分析；检测前言：近些年来，我国风力发电范围不断增加，但是风电机组齿轮箱仍然存在一定的故障，影响了风电机组的正常运转。
为了有效降低风电机组的故障率，必须要做好风力发电机组齿轮箱轴承故障诊断，并探索可行的防控举措，进而保障风力发电机组齿轮箱的正常运行。
1风力发电机组齿轮箱结构轴承、传动部件、箱体以及润滑系统是齿轮箱的主要结构组成。
对于传动部件而言，其中同样有较多组成部件：输入轴、中间轴、输出轴、内齿圈、行星轮、行星架等。
齿轮箱会根据不同的使用需求采用不同的动力传动方式，主要有三类，分别为行星齿轮传动、定轴齿轮传动以及二者结合的组合传动。
齿圈轴通过箱体的支撑可以为输出轴提供叶轮的转动力，所以箱体必须要有较高的强度才可以承受住来自设备内外的载荷。
2齿轮箱故障分析方法齿轮箱含有较多零部件，其故障原因通常较为复杂，这就对工作人员的水平提出了较高的要求，工作人员不仅要具备较高的技术能力，还要在故障排查工作中足够细心，对转轴弯曲、轴面磨损、点蚀、共振等加以分析。
在深入了解故障特征的过程中，故障分析标准也是不可或缺的内容，工作人员应当根据相关标准采用合适的方法，最大程度地将振动过程中的数据收集起来，并且要对其中的重要参数如时域峰值、平均振动能量进行分析，这样才可以精确找到齿轮箱的故障问题所在。
频谱分析方法，实际上就是要求工作人员在齿轮箱振动过程中准确检测齿轮的外环固有频率、加速度信号以及啮合频率，通过这些参数来确定齿轮箱的问题。
船用齿轮箱状态监测与故障诊断系统探讨
61 /[1]刘双成.断系统[J ].军民两用技术与产品,2018(20):83-83.若超出极限值，则系统报警。
例如，振动指标超出设定值，则报警灯亮，提示异常。
振动信号的调整指标可能伴随故障发展而存在一定上升，但是仍需考虑机器工作极限对振动的限制。
无量纲指标并不会因为工作条件变化而变化，当故障持续发生一断时间，无量纲参数也会出现一定程度下降。
故需利用好各种参数，以峭度及均方幅值检测。
4.2信号频域（1）功率谱。
通过LabVIEW技术，可以对信号频域中功率谱函数节点PS/PSD.vi分析，通过对该函数节点深入分析，进一步实现对时域信号功率谱的分析。
但是需注意，在具体分析前，应设置好函数节点的各项参数，设置好函数节点加窗，以此采集振动时域信号，且避免功率谱变换时发生谱能量丢失等问题，保证信号可以平稳的过度，也确保谱分析值的准确性。
（2）倒频谱分析。
倒频谱指对功率谱对数值实施傅立叶逆变换，对相关的视域信号自功率谱详细分析，最终以单边功率谱（返回）For循环中得其对数，之后进行一维实数傅立叶逆变换，最终得到倒频谱。
对于船用齿轮箱故障的诊断，以倒频谱分析，无需考虑测点不同导致传感器传递函数差异导致造成干扰。
通过倒频谱分析，也可区别由于调制而导致的功率谱周期分量，诊断具体调制源。
（3）Hilbert包络谱分析。
包络谱分析通过Hilbert函数节点、交流及直流分量，以此估计函数节点及傅里叶变换函数节点算数运算。
通过此分析方式，可得到幅值、相位及频率变换。
5.效果分析船用齿轮箱连接船只柴油机及螺旋桨，其性能决定船只运行稳定性。
船用齿轮箱运行以传递扭矩，起到减速控制作用。
下文以相应故障模拟实验台分析文章研究系统是否可靠。
为分析齿轮箱故障监测及诊断系统是否有效，设置相关实验平台，实验平台可为监测及诊断系统提供诊断平台，平台以可调节带轮方向确定故障模拟形式，齿轮箱及转圆盘传动系统。
项目主要分析齿轮断裂、齿轮裂纹、齿轮磨损等。
风电机组在线故障诊断系统技术方案说明书
共 25 页
风电机组在线故障诊断系统技术方案说明书
目录
1 概述 ........................................................................................................................3 2 系统方案与部件说明 ............................................................................................3
4） 实现了故障自动诊断和实时的声光报警，对公网的依赖程度相对较 低，只要风场级系统局域网正常，系统就可以进行实时在线故障诊断 与安全监测。
5） 自动生成诊断报告（结论、趋势图、预测、维修建议等） 6） 基于故障和设备机理的故障诊断专家系统，无需学习、培训，只需被
监测的轴承、齿轮的参数，就能即装即用。
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风电机组在线故障诊断系统技术方案说明书
1）从故障和设备的机理入手，以机械的几何结构、运动规律、力学特性、波 动传递等特征为基础，进行故障机理分析，建立各部件故障的特征频谱， 作为识别机械故障的理论指导；
2）建立基于机械运行特殊力学条件及有限受感条件对所获冲击信号与常规振 动住信息之幅度调制、发散、失落等影响频谱特征的若干判据、准则，极 大地提高分辨故障源准确度；
3）基于上述理论，主动分析机械冲击的共振解调和常规振动特征信息，辅以 转速信息与偏航信息，实现无须对大量良好的和故障的机械进行检测"学习 "培训"获取感性"知识"，而能凭借理论指导"即装即用"，实现直接识别故障 部件（定性）和故障程度（定量）的主动诊断，实现故障的早期预警和实 时报警。
风力发电机齿轮箱故障诊断系统的设计与实现
风力发电机齿轮箱故障诊断系统的设计与实现发布时间：2022-06-20T03:58:42.600Z 来源：《科学与技术》2022年第4期2月作者：羿世宇[导读] 风力发电机安装地点一般都安排在风力较大的地方，如海边、山顶及无障碍物的沙漠等，工作环境比较恶劣羿世宇中国大唐集团有限公司辽宁分公司辽宁朝阳 122300摘要：风力发电机安装地点一般都安排在风力较大的地方，如海边、山顶及无障碍物的沙漠等，工作环境比较恶劣。
风力发电机组的齿轮箱结构复杂精密，在不同工况中的振动情况也比较复杂，相比较于其他部件，更容易出现故障，因此本文在概述了风力发电机组齿轮箱结构、工作原理及常见故障的基础上，设计了风力发电机齿轮箱故障诊断系统，并输入齿轮箱的4种典型运行状态进行验证.结果表明，所设计的系统可较好地对风机齿轮箱的故障进行诊断。
关键词：风力发电机；齿轮箱；故障诊断；设计引言随着国内风力发电的发展，风力发电机(风机)组快速增多，但风机故障诊断系统的相对落后导致了国内风机的维护成本居高不下，造成了严重的经济损失。
据统计，内陆型风机组齿轮箱的维保费用占据单位电价的10%～15%，离岸型的比例更是达到了20%～25%。
因此开发风机齿轮箱故障诊断专家系统，对风机长时间保持常态运行以及及时准确的故障诊断排除和设备维护有着重要意义。
1风力发电机组齿轮箱结构风力发电机组齿轮箱主要包括齿轮箱箱体、齿轮传动部件、轴承及配套的润滑系统。
传动部件包含行星架、输入轴、太阳轮、行星轮、内齿圈、中间轴和输出轴。
根据动力传动方式的不同，齿轮箱的结构可分为定轴齿轮传动、行星齿轮传动，以及两者的组合传动形式3大类。
其中齿轮箱的箱体为齿圈轴提供支撑，把叶轮的转动力传递给输出轴，承受着内部和外部多个载荷；齿轮箱内部包含3行星轮和两级定轴齿轮传动。
2风力发电机齿轮箱工作原理叶轮在风的作用下转动，其轮毂转动带动齿轮箱的输入轴，进而带动行星架转动。
行星与轮箱体上的内齿圈以及太阳轮啮合，在实现自转的同时又能实现公转，完成第一轮增速；然后太阳轮带动同轴大齿轮和中间轴上的小齿轮啮合转动，进而完成第一级增速；中间轴和输出轴的齿轮啮合转动形成第三级增速。
齿轮箱的维护与故障分析
齿轮箱维护和故障分析概述风力发电机组由叶片、增速齿轮箱、风叶控制系统、刹车系统、发电机、塔架等组成。
其中增速齿轮箱作为其传动系统起到动力传输的作用，使叶片的转速通过增速齿轮箱增速，使其转速达到发电机的额定转速，以供发电机能正常发电。
高可靠性和良好的可维修性的增速齿轮箱是风力发电机组的关键技术保障。
所以，对海阳、莱州、开发区风场齿轮箱故障现象统计如下表：液压系统和齿轮的损坏三大方面。
齿轮和轴承在转动过程中它们实际都是非直接接触，这中间是靠润滑油建成油膜，使其形成非接触式的滚动和滑动，这时油起到了润滑的作用。
虽然它们是非接触的滚动和滑动，但由于加工精度等原因是其转动都有相对的滚动摩擦和滑动摩擦，这都会产生一定的热量。
如果这些热量在它们转动的过程中没有消除，势必会越集越多，最后导致高温烧毁齿轮和轴承。
因此齿轮和轴承在转动过程中必须用润滑油来进行冷却。
所以润滑油一方面起润滑作用，另一方面起冷却作用。
对于风电齿轮箱，对于所有的齿轮和轴承我们都要采用强制润滑。
因为强制润滑可以进行监控，而飞溅润滑是监控不了的。
从安全性考虑采用强制润滑。
一、风电齿轮的损坏类型及其判断下表为齿轮轮齿的主要故障形式及其原因根据裂纹扩展的情况和断齿原因断齿包括过载折断（包括冲击折断）疲劳折断以及随机断裂等断齿常由细微裂纹逐步扩展而成。
疲劳折断发生从危险截面（如齿根）的疲劳源起始的疲劳裂纹不断扩展，使轮齿剩余截面上的应力超过其极限应力，造成瞬时折断其根本原因是轮齿在过高的交变应力重复作用，在疲劳折断处，是贝状纹扩展的出发点并向外辐射产生的原因有很多。
主要是材料选用不当，齿轮精度过低，热处理裂纹，磨削烧伤，齿根应力集中等等因此在设计时需要考虑传动的动载荷谱，优选齿轮参数，正确选用材料和齿轮精度，充分保证加工精度消除应力集中集中因素等等。
过载折断总是由于作用在轮齿上的应力超过其极限应力，导致裂纹迅速扩展，常见的原因有轴承损坏突然冲击超载轴弯曲或较、大硬物挤入啮合区等断齿断口有两种形式一种呈放射状花样的。
风电齿轮箱油液在线监测技术应用综述
风电齿轮箱油液在线监测技术应用综述摘要：风电齿轮箱油液在线监测技术能够有效解决风力发电机在运行过程中所面临的各种故障问题，避免风电机组发生重大故障。
大体来讲，主要是通过油液在线监测技术来针对风电机组中齿轮箱的磨损状态、污染杂质颗粒状态、金属颗粒进行全面分析，并建立跟踪监测分析机制。
文中首先综述了油液监测技术相关内容，并深入探讨风电齿轮箱油液在线监测系统相关技术要点问题。
关键词：风电齿轮箱；油液在线监测技术；监测系统；润滑根据国内风能协会相关数据统计，风电齿轮箱容易发生故障，它也是风电机组故障的主要来源，而近年来齿轮箱的故障发生几率也在呈现逐年升高发展趋势。
实际上，能够影响齿轮箱发生故障问题甚至失效的影响因素主要是润滑因素，因此有必要加强风电齿轮箱的油液监测与故障诊断能力，从整体上改善风电齿轮箱实际生产运行状况。
1.风电齿轮箱油液监测现状与油液在线监测技术1.风电齿轮箱油液的检测现状传统风电齿轮箱在润滑油监测技术应用方面会定期对油样进行分析，保证远离风场展开油液监测工作，建立实验室检验机制。
不过就这一检验机制而言，它的检验周期相对偏长，也容易出现油液二次污染问题，某种程度上在线油液监测问题无法得到有效解决，设备正常运行过程中也更容易出现润滑磨损问题，跟踪监控机制无法有效建立。
实际上，必须要做到对风电齿轮箱实时状态的有效监测，减少齿轮箱可能发生灾难性故障的基本概率。
所以在提高齿轮箱运行效率过程中还必须围绕其安全可靠性与实践应用性展开分析。
1.风电齿轮箱油液监测技术的基本概述就油液监测这一点而言，需要为设备设计定期监测技术机制，建立相对科学、直观的数据监测体系，进而实现对设备情况的有效运维，直接延长设备机组使用寿命。
在基于石油产品质量评定基础之上建立理化性能指标分析机制，对设备磨损微粒情况进行分析，评价设备基本工况与预测故障问题。
大体来讲，目前已有的风电齿轮箱油油液监测技术形式主要包含两种，分别是离线式油液监测以及在线式油液监测。
电厂风机设备状态监控与故障预警系统研究
电厂风机设备状态监控与故障预警系统研究摘要：当前，能源的结构在不断的转型和调整，推动风力发电的快速发展，因此风力发电也成为当前主要的发电形式之一。
但是风电结构比较复杂，自身的运行环境也比较恶劣，为了能够有效的降低风电自身的检修成本，需要通过风机状态监控进行分析。
基于此，本文分析电厂风机设备状态监控与故障预警系统，为保证电厂风机设备的安全运行提供参考。
关键词：风机设备状态监控；故障预警系统；风力发电引言：对电厂风机监测数据进行分析，并且确定引起风机设备运行状态时发生改变的一些因素，进而对关键系统的运行状态进行判断。
通过对运行状态的判断，能够及时作出处理，有效提高风机设备的运行可靠性。
有利于避免因为故障造成的设备损坏等故障。
对提高工业制造的整体水平以及电厂的发展具有重要的意义。
一、电厂风机设备常见故障分析（一）齿轮箱故障分析齿轮箱在风机的机舱内部，链接着发电机和浆液主轴，齿轮箱的作用是能够在风速比较低的情况下能够提高风轮的旋转，对主轴增速，有效提高转子的转速，齿轮箱的主要部分就是箱体，具有支撑的作用。
可以进行设备的传动。
齿轮箱在不断变化的工作环境以及负载运行下会出现一些故障，而齿轮箱最常见的故障有两种，一个是齿轮故障，一个是轴承故障。
轴承是变速箱的核心部件，在出现故障的时候就会低变速箱造成损坏。
比较常见的故障主要有断齿，齿面疲劳以及胶合等，比较常见的轴承故障主要有磨损，点蚀，裂纹以及表面剥落等故障。
（二）发电机轴承故障分析发电机轴承能够保障发电机和齿轮箱的安全，受到风机设备的工作环境和所承载负荷特点，就会导致风机设备在自身运行的过程中会出现很多发电机轴承故障，例如，疲劳剥削，磨损，胶合等[1]。
轴承运转的过程中，如果滚道和滚动体之间有异物，那么就会引起滚体和内外圈之间原有的摩擦增强，如果轴承润滑不良，那么产生的摩擦就会比较剧烈，从而导致更加严重的磨损。
（三）风轮故障分析风轮是由叶片和轮毂组成的，利用空气动力的原理，同时也是捕获风能的核心部件，叶片组需要固定在轮毂转轴上，风轮能够通过选装产生力矩，之后传递到传动轴上，风轮内部还需要安装用于变桨相关的机械设备以及相应的电气设备。
风电机组状态监测与故障诊断相关技术研究
风电机组状态监测与故障诊断相关技术研究张文秀;武新芳【摘要】The technologies of condition monitoring and fault diagnosis can effectively reduce the cost of operation and maintenance, as well as ensure the security and stability of wind turbine. The research of condition monitoring and fault diagnosis were overviewed, then the status of the wind tubine monitoring technology and application development conditions of monitoring system were introduced, and aiming at the main failure parts for wind turbine and the wind power system, the research status and progress of condition monitoring and fault diggnosis methods in domestic and abroad were introduced. Finally the development trend of wind power generation system status montoring and research direction in the future were discussed.%对风电机组进行状态监测和故障诊断，可有效降低机组的运行维护成本，保证机组的安全稳定运行。
首先概述了状态监测与故障诊断研究的研究情况，然后介绍了风电机组的状态监测技术和状态监控系统的应用开发情况，接着针对机组中的主要故障组件及整个风电系统，介绍了国内外状态监测和故障诊断方法的研究现状与研究进展，最后探讨了风力发电系统状态监测的发展趋势以及未来的研究方向。
风电机组齿轮箱故障分析报告
风电机组齿轮箱故障分析报告一、引言随着全球对清洁能源的需求不断增长，风力发电作为一种可再生、清洁的能源形式，得到了广泛的应用和发展。
风电机组是风力发电系统的核心设备，而齿轮箱作为风电机组的关键部件之一，其运行状态直接影响着整个风电机组的性能和可靠性。
然而，由于风电机组运行环境恶劣、工况复杂，齿轮箱容易出现各种故障，给风电场的运行和维护带来了巨大的挑战。
因此，对风电机组齿轮箱故障进行深入分析，找出故障原因，提出有效的预防和维护措施，对于提高风电机组的可靠性和经济性具有重要意义。
二、风电机组齿轮箱的结构和工作原理（一）结构风电机组齿轮箱通常由行星齿轮系、平行轴齿轮系、箱体、轴承、润滑冷却系统等组成。
行星齿轮系具有体积小、承载能力大、传动比大等优点，常用于风电机组齿轮箱的高速级；平行轴齿轮系则用于低速级，以实现最终的输出扭矩。
（二）工作原理风电机组的叶片在风力的作用下旋转，通过主轴将扭矩传递给齿轮箱。
齿轮箱通过各级齿轮的传动，将转速逐渐提高或降低，以满足发电机的转速要求，同时将扭矩传递给发电机，实现机械能到电能的转换。
三、风电机组齿轮箱常见故障类型（一）齿轮故障1、齿面磨损齿面在长期的啮合过程中，由于摩擦和润滑油中的杂质等因素，会导致齿面磨损。
轻度磨损会影响齿轮的传动精度，严重磨损则会导致齿轮失效。
2、齿面胶合在高速、重载和润滑不良的情况下，齿面接触区温度过高，导致润滑油膜破裂，两齿面金属直接接触并相互粘连，形成齿面胶合。
3、齿面点蚀齿面在反复的接触应力作用下，会产生疲劳裂纹，裂纹扩展后形成点蚀坑。
点蚀会降低齿轮的承载能力，严重时会导致齿轮折断。
4、轮齿折断轮齿在承受过大的载荷或存在制造缺陷时，会发生折断现象，导致齿轮箱无法正常工作。
（二）轴承故障1、疲劳剥落轴承在长期的交变载荷作用下，滚道或滚动体表面会产生疲劳裂纹，裂纹扩展后形成剥落坑。
2、磨损轴承在工作过程中，由于润滑不良、异物侵入等原因，会导致滚道和滚动体表面磨损。
浅谈风力发电机组齿轮箱常见故障分析及检测方法_1
浅谈风力发电机组齿轮箱常见故障分析及检测方法发布时间：2022-10-10T07:53:52.475Z 来源：《中国电业与能源》2022年6月11期作者：何杨张、沈忠明[导读] 在过去的几年中，风力发电工业得到了极大的发展。
然而，风力发电机组经历了各种各样的故障，导致了成本的增加。
风力发电机齿轮箱是最关键的部件，故障率高，维修时间长。
何杨张、沈忠明中广核新能源投资（深圳）有限公司云南分公司摘要：在过去的几年中，风力发电工业得到了极大的发展。
然而，风力发电机组经历了各种各样的故障，导致了成本的增加。
风力发电机齿轮箱是最关键的部件，故障率高，维修时间长。
本文介绍了风力发电机组齿轮箱的常见故障及其根本原因，然后重点研究了风力发电机齿轮箱的故障诊断和监测技术，论述了风力发电机齿轮箱状态监测与故障诊断技术的研究现状和发展趋势，设计了风力发电机齿轮箱状态监测与故障诊断模拟台。
关键词：风力发电机组；齿轮箱；故障诊断前言：风能是世界上发展最快的可再生能源。
近年来，世界各国对风力发电的利用进行了大量的研究和开发。
但风力发电机组容易损坏，尤其是齿轮箱等关键部件容易发生故障。
在组成风力发电机的各个子系统中，齿轮箱被证明是造成最长的停机时间和最昂贵的维护。
因此，提高风力发电机组的可靠性和减少停机时间是风力发电行业必须解决的问题。
检测变速箱的早期故障可以减少发生灾难性故障的机会。
如齿轮表面出现点蚀故障时，可用齿轮涂层修复齿轮表面，当轴承出现故障时，齿轮箱可以开始低速运转等待修复，从而合理安排维护。
齿轮箱位于轮毂和发电机之间,用于将风力发电机转子产生的缓慢旋转的高扭矩功率转换为发电机使用的高速低扭矩功率。
风力发电机齿轮箱由三个主要部件组成: 齿轮、轴承和轴。
1风力发电机组齿轮箱故障分析1.1齿轮损坏1.1.1齿轮箱齿面磨损齿轮箱在低温工作时，由于低温和润滑剂固化使润滑剂达不到润滑部分而引起磨损；齿轮箱在高温工作时，由于电机加热引起的高温使润滑油温度异常升高，导致机械润滑剂失效而引起齿轮磨损；齿面磨损的另一个原因是外来物的进入。
风电机组在线监测与故障诊断系统的数据采集与处理方法分析
风电机组在线监测与故障诊断系统的数据采集与处理方法分析风电机组是一种重要的可再生能源发电设备，为了保证其安全性、可靠性和有效性，需要使用在线监测与故障诊断系统对其进行监测和诊断。
数据采集与处理是整个系统的核心环节，本文将对风电机组在线监测与故障诊断系统的数据采集与处理方法进行分析。
一、数据采集方法分析1. 传感器数据采集风电机组在线监测与故障诊断系统通常使用各种传感器来获取风机的运行数据。
传感器可以测量风机的转速、温度、振动、电流等参数。
这些传感器可以安装在风机的各个关键部位，比如轴承、齿轮箱和发电机等，以获取全面的运行数据。
传感器数据采集的准确性和稳定性对于系统的性能和可靠性至关重要。
2. 远程监测数据采集风电机组通常分布在广阔的地域范围内，传统的现场数据采集方式不太实用。
因此，使用远程监测数据采集技术可以有效地获取远程风机的数据。
远程监测系统通过网络实时传输风机的运行数据，可以随时随地对风机进行监测与诊断。
这种技术可以大幅提高数据采集的效率和准确性。
3. 数据采集频率为了充分了解风机的运行状况，数据采集的频率非常重要。
对于需要准确监测风机运行状态的任务，应该选择较高的数据采集频率。
通常，数据采集频率应根据风机运行速度和重要参数的变化来确定。
二、数据处理方法分析1. 数据预处理由于风电机组在线监测与故障诊断系统监测的数据量大且复杂，需要进行数据预处理。
数据预处理的目的是清除无效数据和噪声，提高数据质量，并对数据进行合理的缺失值处理。
数据预处理可以采用滤波、归一化、插值等方法，以达到更好的数据分析结果。
2. 特征提取特征提取是指从大量的原始数据中提取出有用的特征来表示风机的运行状态。
这些特征可以是统计特征，如均值、方差等，也可以是频域特征或时域特征。
特征提取的目的是降低数据的维度并准确地描述风机的状态。
3. 数据建模数据建模是根据提取的特征建立风机的运行模型。
常用的数据建模方法包括统计分析、回归分析、神经网络等。
风力发电机状态监测和故障诊断技术的研究
风力发电机状态监测和故障诊断技术的研究摘要：近几年，我国工业的迅速发展，对环境造成的污染越来越大，新能源风电已被越来越多的行业所采用。
风电厂大多建在边远的地方，由于地理条件较差，很难采用有效的监控技术来解决风电机组的各种故障和信号不协调的问题。
所以，根据不同的风电机组的监测资料，对风电机组在运行过程中出现的各种故障进行全面的分析，对风电机组的监测和故障技术进行深入的研究，就显得尤为重要。
关键词：风力发电机；状态监测；故障诊断1风力发电机组概述1.1风力发电机组它是指通过风机将风力和电力转化为电能，通过电磁感应的方式进行调压，将电能传输到电网和用户中心。
经过几年的发展，我国风电机组的建设日趋成熟，对常规恒速、频率的机组进行了改造，采用了新的技术和设备，不断地进行改造和完善。
变速恒频技术是一项动态调节风机叶轮速度、调节风速和变流技术的新型技术。
由于采用变频调速技术能保证风电的品质，因此目前国内风电并网系统中已得到了广泛的应用。
1.2发电机组故障特点风电场通常位于山区、边远山区，由于自然环境恶劣、风速变化大、外部载荷不稳定等原因，容易导致风机的内部元件发生故障。
常见的机组故障包括变速箱、发电机和变频器。
例如，风机的局部故障是由于轴承过热、运行振动过大、本身温度过高等原因造成的。
经过多年的研究，发现轴承磨损、定子绕组的绝缘和转子的动平衡都是造成这种情况的原因。
所以，应采取有效的方法，对各种故障和零件进行监控，并对其进行故障诊断。
1.3发电机组故障诊断相关理论在风电机组的运转中，双馈发电机由叶轮、齿轮箱、发电机、变流和控制系统组成。
采用多级齿轮叶轮机构能将发电机的机械能转化成电能，使发电机的定子绕组与电网、转子绕组及变流器有效地联结在一起，并通过变频器调整发电系统的频率、相位和振幅。
采用逆变器控制发电机，保证了亚同步和超同步的运行。
在超同步条件下，电力由转子和定子发电机提供，而变流器将直流侧的电能回馈给电网；在亚同步过程中，转子会吸收电能，维持发电机的发电，再通过定子向电网供电。
风力发电系统状态监测和故障诊断技术探究
风力发电系统状态监测和故障诊断技术探究[摘要]积极开展风力发电产业对于降低煤炭资源使用量，减少空气污染有十分重要的作用。
风力发电系统在恶劣的自然环境下工作，运行过程中很容易出现这样或者那样的问题，可利用状态监测和故障诊断技术对风力发电系统运行状态进行实时监测，对故障进行诊断，确保整个系统安全稳定运行。
[关键词]风力发电系统；状态监测；故障诊断技术风力发电系统状态监测和故障诊断技术是一项融合了电子、测试、计算机、信号分析和数据处理等多科学的技术。
随着我国科技能力不断提升，相信未来风力发电系统状态监测和故障诊断技术将会更加完善，更多的技术被引入风力发电系统，确保系统运行安全性和稳定性。
1电力变压器概述电力变压器是一种静止的一次电气设备，主要由五部分构成，分别是绕阻、变压器油、铁心、油箱和绝缘套管。
是将某一数值的交流电压转变为同频率的一种或几种不同电压的电气设备，当变压器一次绕组得到交流电压时，就会产生交变电流磁通，磁通通过铁心与二次绕组匝链，在二次绕组中产生感应电动势，当二次绕组连接有负载时，电能便会输出。
在供电系统中有着不可替代的地位。
如果变压器发生故障，会造成电能供应中断，甚至会引发爆炸、火灾等一连串影响其他电气设备的安全事故。
因此，加强电力变压器的故障分析势在必行。
电力变压器的故障通常分为内部故障与外部故障，而内部故障往往是电力人员所关注的重点。
内部故障又分为热故障与电故障。
据有关统计，过热性故障在所有变压器故障中占比最大，其次为高能量放电故障，最后才是过热兼高能量放电故障。
由此可见，如何预防和处理变压器内部故障是重中之重。
2风力发电系统状态监测和故障诊断研究现状分析最近几年，随着我国自动化监测技术和设备的应用发展，风力发电系统故障诊断和排除能够实现应用高精端设备进行自动化监测，结合这些先进设备的检测结果、检测数据和设备运行参数与正常设备安全运行过程的参数结果进行对比分析，从而帮助技术人员确定相应的故障位置、故障类型和可能存在的安全隐患。
风力发电机组齿轮箱故障诊断
风力发电机组齿轮箱故障诊断随着可再生能源的发展，风力发电已经成为一种重要的清洁能源形式。
风力发电机组作为风力发电的主要装备，其齿轮箱作为传动装置，在风力发电机组内起着至关重要的作用。
在齿轮箱长时间运行的过程中，由于受到外部环境和运行条件的影响，齿轮箱可能会出现一些故障，影响了风力发电机组的正常运行。
对风力发电机组齿轮箱的故障进行及时的诊断和维护显得非常重要。
风力发电机组齿轮箱故障诊断主要依赖于对齿轮箱内部各部件的运行状态和工作环境的分析。
通过对齿轮箱的振动、声音、温度、润滑油状态等进行监测和分析，可以及时发现齿轮箱的故障并进行相应的处理。
本文将对风力发电机组齿轮箱常见的故障进行分析和诊断，为风力发电机组的正常运行提供参考。
一、齿轮箱振动故障1. 齿轮箱振动异常齿轮箱振动异常是一种常见的故障现象，通常是由于齿轮箱内部零部件的损坏或松动引起的。
在进行振动监测时，我们可以通过振动传感器对齿轮箱的振动情况进行监测，观察其振动频率和幅值。
如果发现齿轮箱的振动频率明显偏离正常范围，或者振动幅值较大，则可能存在齿轮箱内部零部件的问题。
此时需要及时对齿轮箱进行检查，发现问题并进行维护处理。
齿轮箱共振是指齿轮箱内部各部件在运行过程中因受到外部激励而产生的共振振动。
共振振动会对齿轮箱内部零部件造成不同程度的破坏，严重影响风力发电机组的正常运行。
在进行振动监测时，我们可以通过频谱分析对齿轮箱的振动频谱进行监测，观察其频谱图形是否存在明显的共振峰。
如果发现共振现象，需要对齿轮箱内部结构进行调整，消除共振振动的影响。
齿轮箱轴承异响通常是由于轴承磨损或润滑不良引起的，当出现轴承异响时，会伴随着明显的金属碰撞声。
在进行声音监测时，我们可以通过声音传感器对齿轮箱内部的声音情况进行监测，观察是否存在异响声。
如果发现齿轮箱内部存在轴承异响，需要及时更换轴承并进行润滑处理，以确保齿轮箱的正常运行。
1. 齿轮箱温升过高四、齿轮箱润滑油状态故障1. 齿轮箱润滑油污染严重齿轮箱润滑油污染严重通常是由于外部杂质进入润滑系统或润滑系统损坏引起的，当出现润滑油污染严重时，会伴随着润滑油的浑浊和颜色异样。
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• 149 •我国的风力发电机组主要布置在偏远山区，环境较为恶劣，而且还有部分风力发电机组布置在高原、海上等，受到高强度风的冲击，可极易引发故障。
本文主要针对风电齿轮箱润滑系统进行研究，提出当前风电齿轮箱润滑状态运行中存在的问题，针对问题提出装填监测与故障诊断系统设计方案，给出硬件和软件设计，并分析其功能。
1.风电齿轮箱风电齿轮箱作为风力发电机组中的重要组成部件，能够实现动力传递，将风能转化为机械能并将动力传递给发电机获得相应转速。
在风力的作用下，发电机组能够获得一定的动力，但是风轮的转速往往很低，不能满足发电机发电要求，因此需要在风力发电机组中配备相应的齿轮箱来实现增速，提高风能利用率。
根据风力发电机组运行的实际要求进行不同设置，对于传动轴（大轴）和齿轮箱既可以合为一体也可以分开进行布置，在两者之间还往往通过联轴节进行连接。
在风力发电机组中还往往在齿轮箱的输入/出端配备相应的刹车装置来实现风力发电机组的制动能力。
配合叶尖制动（定浆距风轮）或变浆距制动装置共同对机组传动系统进行联合制动。
2.风电齿轮箱润滑常见故障及原因分析2.1 润滑油黏度变化对于风力发电机组而言，基本上每天都在运行进行发电工作。
由于工作时间较长、负载较大，会导致油温升高出现氧化情况，而氧化会产生油泥沉积物等物质，这些物质会使得润滑油的粘度先下降后上升，润滑肉的承载能力下降明显，对于齿轮箱中的各个部件而言，没有很好的润滑会产生较大磨损，引发故障。
而且润滑油的粘度增大，使用中油温和油压均会出现明显升高现象，出现齿面胶合等现象，甚至严重情况下会引发轴承受热变形。
2.2 齿轮油水分影响对于风力发电机组而言往往在海岛等地区进行工作，另外还在荒漠等地区这些地区的温度往往较低，如果不能及时的更换齿轮箱中的空气呼吸机，长期下来就会导致水分的沉积。
而水分是影响齿轮箱润滑油质量的一个关键因素之一，如果水分含量过大会导致齿轮箱的油发生乳化，齿轮件极易出现锈蚀问题。
2.3 氧化因素由于风力发电机组长时间工作，润滑油也会长时间使用。
而长时间的运行必然导致油温升高，油会出现氧化问题，而且在运行中还会由于各种不可控因素导致污染产生，最终导致润滑油的氧化程度升高，性能会随之下降，在齿轮箱当中产生酸性物质，对于齿轮箱中的各个部件而言会产生严重腐蚀，对于滤芯以及各个配件而言会产生不同程度的损耗。
2.4 磨损检测对于齿轮运行而言，通过渐开线接触的方式进行啮合，这种运行方式下齿轮不会发生相对滑动。
在齿轮箱中引入润滑油主要是润滑齿轮，保证齿轮发生比较小的磨损。
在风力发电机组的运行中必须关注异常磨损问题，卡阻异常会导致异常磨损更加严重。
润滑油快速发黑并且在齿轮箱中有铁屑的时候应该考虑异常卡阻问题，异常磨损往往与油膜无法有效建立相关；磨屑增多及滑油粘度异常也有关联关系，另外是滑油变性，或水分等腐蚀齿轮的成分增大时，也会出现齿轮磨损增大。
3.风电齿轮箱润滑状态监测与故障诊断系统设计3.1 硬件系统设计及构成对于风力发电机组的润滑状态监测系统而言，必须要有相应的系统硬件进行支持。
整个监测系统由数据传感器来进行信息的采集，并由变送器来进行信息传递，另外还有数采模块以及工控机通信线路协调配合实现最终功能。
3.1.1 传感器在风力发电机的齿轮箱中，往往涉及到多个参数以及变量的监控，针对不同的参数以及变量需要采用不同的传感器俩进行采集，传感器型号的选择如表1所示。
表1 传感器及其选型测量对象型号参数振动YD010量程：0-20mm/s 温度PT100量程：-60-200℃压力HDA4400量程：6000-100000kPa图1 软件系统程序设计图3.1.2 温度变送器前面提出油温是影响并反映齿轮箱润滑状态的重要参数，因此必须要对油温进行监控。
在本设计中采用Pt100温度传感器来进行油温采集，这一温度传感器主要通过内部电阻值变化来反映温度变化值。
另外还在系统中引入SBWZ-2280变送器，提供整个系统的变送电路支持。
3.1.3 数采模块在该系统当中引入了COMWAYWＲC-616来提供测控，这控制系统集成模拟和数字信号采集、过程IO控制和无线数据通道等功能。
采用压力传感器与变送器的继承模块HAD4XX4-A来进行系统控制。
对于系统中的油压以及温度模块而言，还往往采用两线制电流输出的接线方式；对于整个系统中的振动模块而言，往往采用三线制的连接方式。
数采模块通过RS485串口输出接入到整个系统当中，另外还通过RS485-To-RS232转换串口接入到工控机串口当中。
为实现其功能还在系统中引入远程通讯模块，能够通过智能手机实现监控系统和外部的通讯。
风电齿轮箱润滑状态监测与故障诊断系统开发中广核新能源控股公司吉林分公司 杨 鹏DOI:10.19353/ki.dzsj.2019.04.088• 150 •3.1.4 工控PC机在系统中采用工控PC机来进行中心处理与控制，通过数据分析与控制能够判别系统故障问题。
对于系统数据的分析一旦对比出现故障，系统会给出故障反馈信息，并将故障反馈信息传递给用户，给出提示和警报。
3.2 软件系统设计软件系统是保证整个系统实现监控和故障监测功能的重要构成部分。
软件系统能够不断的对采集传输得到的数据进行分析，通过连续分析来判断齿轮箱润滑油运行状况，并判断故障，软件系统程序设计如图1所示。
首先，在软件系统数据库中引入系统运行的标准值，包括振动、压力、温度等，然后将采集到的数据传输到数据库当中进行存储，并进行数据和标准值的比对判断是否存在故障。
如果对比发现故障或者潜在故障会对数据进行连续存储，并通过软件系统进行反馈给用户故障警告。
3.3 系统润滑状态监测与故障诊断功能实现3.3.1 高速轴承温度在整个系统中会对高速轴承的温度进行监测，当温度超过80℃之后，系统会给出警告，并给出处理措施，开启冷却系统对高速轴承进行处理，冷却高速轴承让其温度降低，一般要求降低到70℃以下。
3.3.2 润滑系统油压对于风力发电机齿轮箱的油压而言，其正常范围一般在1.0- 1.6kPa的范围内，一旦超出该范围润滑系统就表明出现故障，同样会给出处理措施，打开安全阀门或者是开启冷却系统来调节油压。
通过临时调节措施不能保证油压在正常范围的话，需要及时停机进行故障处理。
3.3.3 润滑系统油温对于风力发电机组的齿轮箱油温而言，需要保证油温在10-70℃的范围之内。
系统检测到油温如果低于10℃的时候系统会给出处理措施，启动电加热器来加热润滑油，保证其在正常范围内。
另外当油温高于60℃的时候系统会开启冷却系统进行处理，冷却润滑油让其在正常温度范围内。
如果系统检测到润滑油油温超过70℃的时候，系统会直接停机避免引发更大的事故，并及时分析原因处理故障。
3.3.4 润滑系统油位通过软件系统设计图能够发现，系统中还对润滑油的油位进行实时监测。
一旦监测到油位低于正常范围的时候，系统会直接开启油液油阀，给齿轮箱添加润滑油保证正常的油位。
在这一过程中还必须要考虑经济型和有效性，合理科学进行控制。
4.结论对于风力电机组运行而言，润滑系统能够保证系统的运行质量。
本文主要针对润滑油运行状态监测系统进行研究，提出了研究方案，希望能够进行监控，了解齿轮箱润滑油的运行状态，进行合理控制和调节，提高齿轮箱运行质量，降低故障。
随着国内轨道交通“互联网+”在自动售检票系统（简称AFC系统）的项目落地，从传统的现金购票刷卡方式，逐步迈向非现金支付购票及电子支付直接过闸，由此给大众乘坐地铁带来便利，但没有解决特定人群（如老年人、残疾人、退伍军人等）免费乘坐地铁的特定情况，目前国内地铁对特定人群的处理方式不同，有些城市采取发售福利单程票，登记特定人群身份信息后不刷卡直接走边门方式，不仅给车站客服中心工作人员带来工作负担，也不便于对票务客流统计及财政补贴审计。
本文主要探讨通过对特定人群进行人脸采集，在专用闸机通道实现对特定人群人脸识别过闸，业务上满足地铁票务规则，增强自动售检票系统服务能力，提升地铁运营服务水平。
人脸识别检票业务是在原有ACC/AFC系统的架构上进行功能叠加，在专用闸机通道上安装人脸识别模块，通过提前采集录入特定人群的人脸信息，方便其可以“刷脸过闸”，既能方便这些乘客乘坐地铁，又能对票务客流进行统计及方便进行财政补贴审计，更能提升地铁运营服务水平。
人脸识别模块根据闸机的不同类型（进站闸机、出站闸机、双向闸机），每个通道至少安装1个人脸识别模块，用人脸识别技术在AFC系统中的应用浙江浙大网新众合轨道交通工程有限公司 彭冬鸣成都地铁运营有限公司 姚依克武汉地铁运营有限公司沈何一于对不同方向的客流进行人脸识别。
既有闸机如需调整为人脸识别专用通道，则需要进行软硬件改造。
在ACC后台搭建全新的人脸识别服务平台，实现前后台既外部系统的通信，实现人脸识别信息库的维护，并能拓展未来进行联机人脸信息比对功能。
地铁票务规则的实现由固有闸机来进行交易的拼组和上传工作。
1.人脸识别技术及特点1.1 人脸识别技术人脸识别技术属于利用人体面部体征进行信息确认的一种身份辨别技术，属于生物识别技术的一种，在应用方面主要应用于身份识别领域。
我国在二十一世纪初将人脸识别技术应用于公安系统，对刑事犯罪进行有力打击。
在2008北京奥运会中利用人脸识别技术为大会的开展提供保障。
在2010年将此技术应用于上海世博会中，不同厂家生产的识别技术相继出现，自此之后，进入人脸识别技术的时代。
该技术识别方法较为复杂，自人脸特征及3D特征等方面进行多种识别，在识别过程中可分为三个步骤。
首先需要建立人脸档案系统，该系统将用户信息纳入其中，建立人脸与信息的绑定关系，包括身份信息和支付结算信息等。
第二步是对人脸的摄取即拍摄后的人脸图像。
第三步将人脸信息与人脸档案进行对比，从而确定信息是否正确。
相比传统身份识别方式，人脸识别技术较大的优势为安全性及便捷性，保密工作能力较强。
人脸识别技术目前存在一定的缺陷，使得准确性容易受到外界环境影响，若用户在完全配合的情况下，人脸识别系统能及时将信息核对，人脸识别准确度较高。
但用户保持不理想的姿势或者亮度不足及发型产生较大变化的情况下，容易出现人脸无法有效识别的问题。
现阶段人脸识别技术在准确率方面能够达到96%左右。
中科院相关调查显示，美国最为先进的人脸识别技术辨别错误率只有1%，说明该技术还需要进一步完善，才能保证人脸的有效识别。
我国在部分城市已经开展人脸识别技术的应用，火车站票证检测需通过自助闸机检测，在北京及DOI:10.19353/ki.dzsj.2019.04.089。