复杂工况下大型风电装备传动系统失效机理研究

本项目针对大型风电装备传动系统安全运行的需要，研究复杂工况下大型风电装备传动系统的失效机理。建立风电装备传动系统的弯扭耦合动力学模型，研究极端风力条件和大强度瞬态冲击载荷对系统动力学的影响，分析关键零部件在复杂载荷下的损伤和破坏机理；针对齿轮、轴承等接触表面上低速、重载、随机性和间歇性的载荷特征，研究这类部件接触表面的混合润滑和边界润滑的机制，分析润滑油性能和润滑油使用过程中污染问题引起的齿轮及轴承部件早期失效机理，和齿轮表面微点蚀的产生机理；研究齿面点蚀、裂纹等损伤扩展对传动系统性能的影响，建立风电装备传动系统性能退化的评估方法；研究故障发生、发展与扩散规律，以及各故障之间的耦合作用，分析导致风电装备主要故障的影响因素。本项目可以为大型风电装备的自主设计和安全稳定运行提供理论基础和技术支持。

本项目针对大型风电装备传动系统安全运行的需要，研究了风电机组传动系统的失效机理。根据风电机组零部件的柔性变形与其刚体运动相互耦合的特点，建立了分析风电机组动力学特性的多质点系统动力学方法；分析了齿轮传动系统齿面点蚀与断齿的故障机理，研究了点蚀与断齿的定位与严重程度的诊断方法，得到了行星齿轮系统各个部件出现故障时的特征频率；提出了信号处理中的基于频谱自相关方法，并应用于风机轴承故障的特征提取，研究了基于小波-频谱自相关方法的轴承复合故障特征分离，并将声发射方法成功地应用于风机轴承故障大小的评估；分析了滚动轴承接触角对传动系统动力学特性的影响，讨论了考虑不平衡力作用的滚动轴承刚度模型以及时变刚度诱发的动力传动系统不稳定性问题；研究了转轴出现椭圆裂纹以及斜裂纹时齿轮转子系统的动力学特性；开发了风力发电机组运行状态监测系统。