基于结构分析的风机齿轮箱传感器配置研究

王桂兰， 赵洪山， 郭双伟

(1.华北电力大学(保定) 电气与电子工程学院，河北 保定 071003；2.国网江苏省电力公司检修分公司，南京 210029)

风电机组齿轮箱是风力发电系统中重要且故障率较高的部件之一，为了降低其维护代价、提高可靠运行时间，基于振动信号对其进行实时状态监测、故障预测与故障诊断是目前风电厂中普遍采用的方法。振动信号来源于安装在齿轮箱上的各种振动传感器，如何配置传感器，即确定传感器安装位置及个数，来获取最优信号、直接反应齿轮箱的运行状态；最有效的利用传感器，避免传感器重复浪费或缺失重要信息采集情况的发生，是风电研究领域面临的新问题。

ISO2373标准推荐，测点位置的选取要遵循测点刚度最大，传递路径最短的原则，测点的数量应能反映机器的主要运行状态。在文献[1-2]中，均采取了在所有可能安装传感器的位置均安装传感器的方法，因此在Sheng等的研究中选择了所有可能的12个位置来安装传感器，而在丁显的研究中则在齿轮箱部分安装了数量多达21个的传感器，文献[3]中仅安装了一些自身感兴趣变量的传感器。对于如何配置传感器具体的安装数量及位置，以保证实现齿轮箱相关故障诊断没有针对性的研究。

基于结构分析的传感器配置方法[4-8]，通过实验分析系统的结构及运行中各参数间的关系，推导出识别、隔离最多故障的优化传感器配置，并在很多应用中取得了良好的效果[9-12]。

风机齿轮箱内部的结构复杂，为其建立精确的振动模型模拟它的动态行为是机械力学研究者的一个严峻挑战。……