一种基于间隙式驱动的风电齿轮箱转速分析测试方法与流程

本发明涉及风电齿轮箱，特别涉及一种基于间隙式驱动的风电齿轮箱转速分析测试方法。

背景技术：

1、为了提高风力发电机组齿轮箱的稳定性，减少风力发电的维修时间和降低发电成本，目前风电齿轮箱在出厂的时候都需要进行过载测试，对风电齿轮箱100％至120％加载测试，测试功率可达到5mw-30mw之间。其不足之处在于：1、测试时间长，测试成本高；2、过载测试中容易对齿轮箱造成不易察觉的隐伤，减少齿轮箱的正常使用寿命。

技术实现思路

1、本发明公开了一种基于间隙式驱动的风电齿轮箱转速分析测试方法，具体方法如下：

2、测试阶段：当齿轮箱转速为测试转速vtest时，以测试扭矩tori驱动齿轮箱持续时间ttest后停止驱动电机，i为驱动齿轮箱的次数i的增加，测试扭矩tori逐渐增大；当前转速降至测试转速vtest时，重复驱动和停止，直到重复次数达到阈值；

3、数据生成阶段：记录前i-1次停止驱动电机至转速下降到测试转速vtest时的转速变化信息和所耗时间令所耗时间为前降速时间记录最后一次，既第i次停止驱动电机至转速下降到0的转速变化信息和所耗时间ti；

4、针对前i次转速变化信息，分别构建单次转速数据集和其中i为驱动齿轮箱的总次数，j为当前驱动齿轮箱时的采样编号；

5、预处理降速时间数据集

6、分析阶段：分析判断齿轮箱是否存在摩擦力异常隐患。

7、该实施例的优点在于，通过对齿轮箱进行若干次加速和降速测试，可获取齿轮箱的转速变化数据，转速变化数据可反映齿轮箱内部摩擦力的变化，从而检测出可能有异常隐患的风电齿轮箱；逐渐变大的测试扭矩可模拟齿轮箱正常使用场景下最易受损的情形，可对齿轮箱最脆弱的结构进行多次测试，可增加找出问题齿轮箱的概率。本发明在完成了出厂检查的同时，避免了传统过载实验可能对齿轮箱造成损伤的问题，并且节省了测试时间和测试成本。

8、进一步地，所述方法还包括准备阶段：首先将齿轮箱安装在测试平台上，测试平台设置为预设负载扭矩；再启动驱动电机使齿轮箱转动预设准备时间；之后停止驱动电机。

9、该实施例的优点在于，齿轮箱通过准备阶段的预热，可使齿轮箱进入正常工作状态，在正常工作状态下获取的实验数据更能代表齿轮箱的实际质量。

10、进一步地，预处理降速时间数据集，具体分析方法如下：

11、调取前i-1次前转速分析数据集测试扭矩tortest,i-1和前降速时间

12、采用线性回归拟合第i-1次转速分析数据集预测前i-1次驱动齿轮箱时由测试转速vtest降至0时，所耗的后降速时间计算前i-1次驱动齿轮箱由停止驱动电机至转速降为0时所耗的整体降速时间

13、更新降速时间数据集：{t’1、t‘2、...、t’i-1、ti}。

14、该实施的优点在于，每次测试都在齿轮箱未完成停止时进行，可保证齿轮箱一直受到相同的动态摩擦力，每轮测试出来的数据具有相同的初始条件，减少测试数据受到易变的静态摩擦力的影响；由于测试转速vtest可以设置得比较低，虽然采用了线性回归对最终整体降速时间进行了预测，但偏差可控，数据真实可靠。

15、进一步地，数据生成阶段生成数据包括：

16、更新后的降速时间数据集{t‘1、t’2、...、t‘i-1、ti}；

17、结合单次转速数据集后的转速数据集

18、测试扭矩数据集{tor1、tor2、...、tori-1、tori}。

19、进一步地，分析阶段包括初步评分判断，具体步骤如下：

20、将测试扭矩数据集{tor1、tor2、...、tori-1、tori}作为输入，查表获取不同测试扭矩对应的标准降速时间

21、根据以下公式计算初步评分

22、若sfirst≥th，th为阈值，则初步判断为存在摩擦力异常隐患；反之，齿轮箱通过测试。

23、该实施例的优点在于，对于最后一轮测试，整体降速时间可直接测量得到，其余测试的整体降速时间需要通过预测获取，因此通过合理的分配评分权重，可提高初步评分的准确性。

24、进一步地，分析阶段还包括转速分析判断，具体步骤如下：

25、当初步判断为存在摩擦力异常隐患时，在转速数据集中选择进行转速分析的单次转速数据

26、将单次转速数据与造成该单次转速数据的测试扭矩tori构成诊断数据集

27、根据诊断数据集d调取若干相同测试扭矩tori下的历史转速集

28、将历史转速集h的转速点分别生成转速变化曲线绘制在同一坐标图中，并标注是否存在摩擦力异常隐患；

29、将诊断数据集d的转速点生成转速变化曲线绘制在同一坐标图中，找出历史转速变化曲线中与诊断转速变化曲线最相似的转速变化曲线，读取其标注，最终诊断是否存在摩擦力异常隐患。

30、该实施列的优点在于，初步判断只是通过整体降速时间对齿轮箱受到的总体阻力进行了诊断，但实际上还可能在降速过程中出现了异常阻力，却被其余时间所掩盖；因此，初步评分虽然节省了时间成本，但最后通过对转速变化数据进行深入诊断，可以显著提高诊断的准确率。

31、可选地，找出历史转速变化曲线中与诊断转速变化曲线最相似的转速变化曲线，具体方法为：专家库比对。

32、作为优选，找出历史转速变化曲线中与诊断转速变化曲线最相似的转速变化曲线，具体方法为：通过卷积神经网络进行图像识别。

33、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

技术特征：

1.一种基于间隙式驱动的风电齿轮箱转速分析测试方法，其特征在于，具体方法如下：

2.如权利要求1所述的基于间隙式驱动的风电齿轮箱转速分析测试方法，其特征在于，所述方法还包括准备阶段：首先将齿轮箱安装在测试平台上，测试平台设置为预设负载扭矩；再启动驱动电机使齿轮箱转动预设准备时间；之后停止驱动电机。

3.如权利要求1所述的基于间隙式驱动的风电齿轮箱转速分析测试方法，其特征在于，预处理降速时间数据集，具体分析方法如下：

4.如权利要求3所述的基于间隙式驱动的风电齿轮箱转速分析测试方法，其特征在于，数据生成阶段生成数据包括：

5.如权利要求4所述的基于间隙式驱动的风电齿轮箱转速分析测试方法，其特征在于，分析阶段包括初步评分判断，具体步骤如下：

6.如权利要求5所述的基于间隙式驱动的风电齿轮箱转速分析测试方法，其特征在于，分析阶段还包括转速分析判断，具体步骤如下：

7.如权利要求6所述的基于间隙式驱动的风电齿轮箱转速分析测试方法，其特征在于，找出历史转速变化曲线中与诊断转速变化曲线最相似的转速变化曲线，具体方法为：专家库比对。

8.如权利要求6所述的基于间隙式驱动的风电齿轮箱转速分析测试方法，其特征在于，找出历史转速变化曲线中与诊断转速变化曲线最相似的转速变化曲线，具体方法为：通过卷积神经网络进行图像识别。

技术总结
本发明涉及风电齿轮箱技术领域，特别涉及一种基于间隙式驱动的风电齿轮箱转速分析测试方法。包括测试阶段、数据生成阶段和分析阶段。本发明通过对齿轮箱进行若干次加速和降速测试，可获取齿轮箱的转速变化数据，转速变化数据可反映齿轮箱内部摩擦力的变化，从而检测出可能有异常隐患的风电齿轮箱；逐渐变大的测试扭矩可模拟齿轮箱正常使用场景下最易受损的情形，可对齿轮箱最脆弱的结构进行多次测试，可增加找出问题齿轮箱的概率，在完成了出厂检查的同时，避免了传统过载实验可能对齿轮箱造成损伤的问题，并且节省了测试时间和测试成本。

技术研发人员：张文,钟强,刘立伟
受保护的技术使用者：重庆凯测试验设备股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24