基于LabVIEW和分形理论的风电机组故障诊断系统研究

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本论文根据风力发电在国内外的发展情况,以及风电机组的状态监测系统和故障诊断方面的研究现状,对机组传动系统的故障诊断方法做了分析。应用美国国家仪器公司NI (National Instruments Corporation)的虚拟仪器技术和图形化编程语言LabVIEW8.5作为软件开发平台,尝试开发风电机组传动部分状态监测系统,并根据系统运行过程中所采集的振动信号对其具体运行状态做了详细分析。论文主要由三部分组成:风电机组常见故障分析、分形理论在故障诊断中的实际应用和基于Lab VIEW的故障诊断系统的实现。根据风电机组尤其是齿轮箱部分的振动情况,对采集的振动信号进行分析,提取特征值,并利用分形理论进行分形维数的计算。在众多分形维数中,最终选择对吸引子不均匀性反应最为敏感的关联维数,将其用于非线性故障的特征提取。针对关联维数的计算,提出了状态距离函数的概念,以便于应用关联维数对系统运行状态和故障形式进行判断,找出故障原因。最后,论文以图形化编程语言Lab VIEW为开发平台,对模拟输入振动信号的分析处理进行了应用仿真。其目的主要是对所采集的振动信号进行定量分析,并将数据以图表的形式显示出来,然后存储到相应的数据库中。经过对模拟信号的仿真分析,验证了该系统的可操作性,说明该系统具有深入研究和完善其现场应用的价值。
摘要第5-6页
Abstract第6页
目录第7-10页
第1章 绪论第10-18页
    1.1 风力发电第10-11页
    1.2 全球风电发展现状第11-14页
    1.3 故障诊断的研究动态第14-15页
    1.4 分形理论的发展及应用第15-16页
    1.5 本课题的研究意义和主要内容第16-18页
第2章 风电机组常见故障分析第18-27页
    2.1 风力发电机组介绍第18-20页
        2.1.1 风电机组结构介绍第18-19页
        2.1.2 风电机组故障统计第19-20页
    2.2 风力发电机组传动系统典型故障第20-22页
        2.2.1 风轮第20页
        2.2.2 齿轮箱第20-21页
        2.2.3 发电机第21-22页
    2.3 齿轮箱典型故障特点第22-25页
        2.3.1 不对中故障第22页
        2.3.2 不平衡故障第22-23页
        2.3.3 齿轮损坏第23-24页
        2.3.4 轴承损坏第24页
        2.3.5 轴损坏第24-25页
    2.4 本章小结第25-27页
第3章 分形理论在故障诊断中的应用第27-40页
    3.1 分形理论概述第27-29页
        3.1.1 分形几何第27页
        3.1.2 混沌第27-28页
        3.1.3 混沌与分形的关系第28-29页
        3.1.4 吸引子第29页
    3.2 分形维数第29-34页
        3.2.1 Hausdorff维数第30-31页
        3.2.2 相似维数第31页
        3.2.3 盒计数维数第31-32页
        3.2.4 容量维数第32页
        3.2.5 关联维数第32-34页
        3.2.6 信息维数第34页
    3.3 关联维数在风电机组齿轮箱故障诊断中的应用第34-39页
        3.3.1 重构相空间第34-35页
        3.3.2 关联维数的G-P算法第35-36页
        3.3.3 应用于故障诊断的关联维数改进算法第36-37页
        3.3.4 仿真诊断算例分析第37-38页
        3.3.5 分形诊断实例分析第38-39页
    3.4 本章小结第39-40页
第4章 基于LabVIEW的故障诊断系统的实现第40-54页
    4.1 虚拟仪器技术与LabVIEW介绍第40-42页
        4.1.1 虚拟仪器的定义及发展历程第40页
        4.1.2 虚拟仪器与传统仪器的比较第40-41页
        4.1.3 LabVIEW简介第41-42页
    4.2 风电机组故障监测系统的软件设计与开发第42-51页
        4.2.1 数据采集模块第42-44页
        4.2.2 信号处理模块第44-48页
        4.2.3 故障诊断模块第48-49页
        4.2.4 数据管理模块第49-51页
    4.3 关联维数计算方法在LabVIEW中的实现第51-53页
    4.4 本章小结第53-54页
第5章 结论与展望第54-56页
    5.1 结论第54页
    5.2 展望第54-56页
参考文献第56-59页
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果第59-60页
致谢第60页
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