摘 要

风电回转支承是风电机组的的关键部位之一，其正常运行的状况影响到整个机组的安全性与可靠性。对风电回转支承进行有效的监测，可以避免因回转支承故障而造成整个机组的失效甚至重大安全事故。

本文首先介绍回转支承的结构与类型，并具体分析了回转支承发生故障的形式与成因。然后确定该监测系统被测量以及软件系统，接下来对监测系统的的硬件进行选型，总线选择usb总线，数采卡选择NI公司的数采卡，传感器通过三家公司比较来选择。最后在硬件的基础上绘制出硬件元件的电路图和电柜图。软件的设计部分，使用labview软件和NI MAX软件一起设计监测平台。实现数据采集、数据显示、数据打印与形成报表等功能，介绍各个界面制作过程。给出软件的使用说明。小波能谱与支持向量机部分，介绍了小波与支持向量机基本理论，利用该理论进行故障诊断的原理，最后进行实验实现回转支承寿命状态识别。

本套监测系统硬件连接方便、采集信号稳定快速，软件的使用具有形象化、人性化、简洁化等优点。本监测系统能够满足回转支承故障诊断的要求。

关键词：回转支承 在线监测 小波能谱 支持向量机 labview

Research on Fault Diagnosis Method and System Design of Wind Power Rotary Bearing

ABSTRACT

Wind turbine rotary bearing is one of the key parts of wind turbine. Its normal operation affects the safety and reliability of the whole unit. The effective monitoring of wind power slewing support can avoid the failure of the whole unit and even the major safety accident caused by the failure of the slewing support.

In this paper, the structure and type of slewing bearing are introduced, and the form and cause of failure of slewing bearing are analyzed in detail. Then it is determined that the monitoring system is measured and the software system. Then the hardware of the monitoring system is selected. The bus selects the usb bus, the data card selects the NI company's digital card, and the sensor is selected through the comparison of the three companies. Finally, the circuit diagram and cabinet diagram of the hardware components are drawn on the basis of the hardware. Software design part, using labview software and NI MAX software together to design monitoring platform. The functions of data acquisition, data display, data printing and report formation are realized. Introduce each interface making process. The application instructions of the software are given. In the part of wavelet spectrum and support vector machine, the basic theory of wavelet and support vector machine is introduced.

The hardware connection of the monitoring system is convenient, the signal collection is stable and fast, and the use of software has the advantages of visualization, humanization, simplicity and so on. The monitoring system can meet the requirements of fault diagnosis of slewing bearing.

Key word:Slewing bearing;On-line monitoring;wavelet energy spectrum;

SVM;LABVIEW;

目录

摘要...............................................................................................................................I

Abstract .......................................................................................................................II

第一章 绪论 1

1.1课题背景 1

1.2研究意义 1

1.3国内外进展 2

1.3.1国内发展 2

1.3.2国外发展 2

1.4本人课题内容 3

第二章 回转支承故障诊断理论基础 4

2.1回转支承结构与类型 4

2.2回转支承常见故障类型与原因 5

2.2.1回转支承的故障类型 5

2.2.2回转支承故障原因 6

2.3常见故障诊断方法研究 7

2.3.1故障诊断技术定义 7

2.3.2故障诊断技术分类 8

2.4本章小节 9

第三章 测试硬件系统设计 10

3.1测试系统原理与功能分析 10

3.2总线选型 11

3.3传感器选型 11

3.2.1温度传感器选型 12

3.2.2扭矩转速传感器选型 13

3.2.3位移传感器选型 14

3.2.4噪声传感器选型 14

3.2.4加速度传感器选型 15

3.3数采卡选型 16

3.3.1主机箱cDAQ-9178简介 16

3.3.1数采卡NI9209简介 17

3.3.2数采卡NI9411简介 18

3.3.3数采卡NI9234简介 18

3.3测试系统原理图 19

3.4硬件接线与布局图 19

3.5经济性分析 20

3.5本章小节 21

第四章 测试系统软件设计 21

4.1软件平台labview概述 22

4.2变量定义表 22

4.3软件功能分析 23

4.3.1数据采集功能 23

4.3.2监测显示功能 24

4.3.3数据存储功能 26

4.3.4报警功能 26

4.4软件各界面设计 27

4.4.1封面界面 27

4.4.2登陆界面 28

4.4.3主界面 28

4.4.4监测界面 29

4.5软件使用说明 30

4.6本章小节 31

第五章 故障诊断算法分析与应用 32

5.1小波能谱 32

5.2支持向量机原理 33

5.3小波能谱与SVM故障诊断 34

5.3回转支承故障诊断实验分析 35

5.4本章小结 36

第六章 总结与展望 37

6.1总结 37

6.2展望 37

参考文献 38

致谢 40

第一章 绪论

1.1课题背景

随着传统能源煤、石油的日渐枯竭，相对于传统能源更加清洁、环保的新能源越来越受到人们的重视。在众多新能源中，风能作为一种可再生，储量丰富的清洁能源，近几年在我国发展迅速，风电装机容量已达到1.54亿千瓦。在风电机组上，回转支承作为一种传递扭矩与旋转的机械部件，同时还要求承受轴向力、径向力与倾覆力矩，是风电机组设备上的基础零部件，一台风电机组上往往需要几套精密的回转支承配套。相对于其他工作环境下的回转支承，风电回转支承的工作环境恶劣，一旦发生故障，不但难以识别而且维修工作难以开展，别会造成重大事故与经济损失。另外，因为风电回转支承的尺寸一般可达十几米至几十米，造价昂贵，所以一般情况下不存备件。

随着回转支承应用的广泛性越来越高，其发生故障的机率也越来越高，所以对其故障诊断的研究也应得到人们的重视。设计一套在线监测回转支承正常运行的监测系统就十分有必要了。

1.2研究意义

风电回转支承作为风电机组设备重要的构成零部件，其正常运行影响到整个风电机组的安全运行，因此对其进行故障监测与诊断技术的研究具有很大的现实意义。在线监测系统的设计可以远距离、随时随刻的监测回转支承的运行状态，从而了解机到组运行的效率与安全性。该系统可以通过对回转支承的相关参数（温度、扭矩、位移、转速、加速度、噪声）进行监测，从而判断出回转支承是否处于正常的运行状态并根据不同的报警信号给出不同的故障源。

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