風力發電機組齒輪箱故障診斷系統的探討

　　其頻率特征
　　齒輪箱的故障形式是多種多樣的, 但齒輪箱主要是由齒輪、軸承、軸和箱體等幾部分組成的, 因此對齒輪箱工作狀態的監測識別可以分為對這些零部件的工作狀態的監測識別。由于各個組件結構參數等的不同, 各個零部件所引起的振動信號的頻率、幅值是不同的。所以當某一部件出現故障時就會出現特定與其相對應的振動信號, 通過對振動信號的分析就能得出齒輪箱的故障范圍和性質。下面就各個部件出現故障時的振動信號特征進行介紹。
　　4.1 齒形誤差
　　當發生齒形誤差時，齒輪箱箱體振動信號的主要表征是以齒輪齒合頻率為載波頻率，齒輪所在軸轉頻為調制頻率的齒合頻率調制。一般齒形誤差產生的調制邊帶窄，以一階轉頻率調制為主，且邊頻帶的幅值較小。當齒形誤差嚴重時，由于激振能量較大，激勵起齒輪固有頻率，出現以齒輪各階固有頻率為載波頻率，齒輪所在軸轉頻及其倍頻為調制頻率的齒輪共振頻率調制。
　　如圖4 所示，某齒輪箱由于齒形誤差大激起以768.13Hz 為中心頻率，以齒輪軸轉頻14.00Hz 為調制頻率的調制現象，如圖5 所示，經小波分析處理后的齒形誤差頻帶能量歸一化的分布圖。
4.2 斷齒
　　當發生斷齒時，齒輪箱箱體振動信號的主要表征是以齒輪齒合頻率為載波頻率，齒輪所在軸轉頻及其倍頻為調制頻率的齒合頻率調制，調制邊帶寬而高；以齒輪各階固有頻率為載波頻率，齒輪坐在軸的轉頻及其倍頻為調制頻率的齒輪共振頻率調制，調制邊帶寬而高。如圖6所示, 某齒輪斷齒后，在解調譜中發現， 出現以中間軸轉頻11.07Hz 為調制頻率的調制現象。如圖7 所示，經小波分析處理后的斷齒的頻帶能量歸一化的分布圖。

　　5. 試驗驗證
　　利用上述系統，對汕尾紅海灣風電場的單臺風電機組進行了測試。