[发明专利]一种提取风电齿轮箱各级轴转速检测方法

摘要

本发明公开了一种提取风电齿轮箱各级轴转速检测方法，其包括如下步骤：1、用振动传感器采集齿轮箱结构振动信号；2、对振动信号除趋势项和低通滤波降采样处理；3、对降采样处理后的振动信号短时傅里叶变换，得到反映振动信号时频特征的时频谱；4、对时频谱中峰值最突出的频率成分时频域滤波和掩膜处理；5、对掩膜处理后的时频谱短时傅里叶逆变换，得该特征频率成分随时间变化的信号，求该信号的时变瞬时频率；6、根据齿轮箱各级齿轮的参数关系，确定该频率成分属于齿轮箱哪一级传动轴的旋转频率或啮合频率，换算得其它各级轴的转频和啮合频率。本发明的优点是不受齿轮箱各级轴转速变化影响，可有效抑制宽频带干扰噪声，得到精确的瞬时转速。

主权项

1.一种提取风电齿轮箱各级轴转速检测方法，其特征在于步骤如下：步骤1、用振动传感器(1)采集齿轮箱(2)结构振动信号；当风电机组并网运行时，连续采集一段齿轮箱振动离散信号，记作x(n)，该信号中包含了齿轮箱(2)内部各级齿轮传动轴的旋转频率和啮合频率信息；步骤2、对步骤1中得到的所述振动信号进行除趋势项和低通滤波降采样处理，记作取滤波截止频率高于齿轮箱高速级在最高转速下的啮合频率f_z3m，降采样处理后的采样频率应满足满足f_s≥2.56f_z3m；步骤3、对步骤2中降采样处理后的振动信号进行离散短时傅里叶变换，得到反映振动信号时频特征的时频谱S_x(m,k)，其包含齿轮箱(2)各级轴的旋转频率和啮合频率成分及其随时间变化的信息；离散短时傅里叶变换的表达式如下式(1)：式(1)中，g(n)为窗函数；m为FFT分析点数；N为窗函数移动间距；M为谱计算个数；步骤4、对步骤3中的所述时频谱S_x(m,k)中峰值最突出的频率成分进行时频域滤波，利用掩膜函数提取信号时频谱中该频率随时间变化的信息，以该突出峰值在初始时刻的频率为起点，自动搜寻下一时刻的峰值，确定相应的频率点位，最终得到随时间变化的峰值频率点位f(n)，取以f(n)为中心频率的随时间变化的窄频带f(n)±Δf，构造一个时频掩模函数M_m,n,利用如下公式(2)将掩膜函数与信号时频谱进行点乘，经此掩膜函数处理后的时频谱中保留了希望提取的频率成分f(n)，将其它时频成分在时频域中滤除；式(2)中，M_m,n为掩模函数，频带内取值为1，频带外取值为零；步骤5、对经过掩膜处理的时频谱进行短时傅里叶逆变换，得到该频率成分f(n)随时间变化的信号x'(n)，求该信号的时变瞬时频率；步骤6、根据齿轮箱(2)各级齿轮的参数关系，确定该频率成分f(n)属于齿轮箱(2)哪一级传动轴的旋转频率或啮合频率，进一步换算得到其它各级轴的转频和啮合频率。