一种风电齿轮箱的振动噪声测试方法、电子设备及介质与流程

专利2025-12-09  4


本技术涉及风电齿轮箱测试领域,特别是涉及一种风电齿轮箱的振动噪声测试方法、电子设备及介质。


背景技术:

1、当前风力发电已成为主流发电之一,而风电齿轮箱则是风力发电机组中的重要的机械部件,主要功用是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速。但是风电齿轮箱在使用过程中通常会产生振动和噪声,从而导致最终得到的发电机对应转速的准确率较低。因此在获取风电齿轮箱对应的转速前需要对风电齿轮箱进行振动和噪声的测试。

2、近年来,风电齿轮箱的振动测试和噪声测试通常是独立测试,分别获取风电齿轮箱中的振动信号和噪声信号,而振动信号和噪声信号分别进入不同的系统中,而不同的系统中又分别对应不同的软件运算逻辑,最终分别振动信号对应的软件运算逻辑对振动信号进行分析;采用噪声测试对应的软件运算逻辑对噪声信号进行分析,最终根据两个分析结果确定对应信号的速度、加速度等信息,从而在确定发电机对应转速。但是整个过程繁琐,涉及到大量的运算,并且对振动信号和噪声信号分别进行分析时,无法保证信号的同步性;同时当前对风电齿轮箱的振动信号和噪声信号普遍采集频率较低。

3、鉴于上述技术,寻求一种风电齿轮箱的振动噪声测试方法是本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现思路

1、本技术的目的是提供一种风电齿轮箱的振动噪声测试方法、电子设备及介质。可以解决现有技术中对风电齿轮箱的振动信号和噪声信号单独计算带来的过程繁琐问题,以及当前对风电齿轮箱的振动信号和噪声信号普遍采集频率较低的问题。

2、为解决上述技术问题,本技术提供一种风电齿轮箱的振动噪声测试方法,应用于包括软件运算逻辑单元、高速采集模块、振动传感器和噪声传感器的风电齿轮箱,包括:

3、采用高速采集模块获取振动传感器采集的风电齿轮箱的振动信号和噪声传感器采集的风电齿轮箱的噪声信号;

4、对振动信号和噪声信号进行组合以得目标信号;

5、根据软件运算逻辑单元确定目标信号对应的波形图;

6、对波形图分别进行频域分析、包络分析、倒谱分析、阶次分析、截频分析和统计分析以得对应的相关参数;

7、根据离散型积分方法确定相关参数对应的速度参数。

8、优选地,对波形图进行阶次分析以得对应的相关参数,包括:

9、根据目标信号确定目标信号对应的转速信号和振动信号;

10、基于转速信号确定不同时刻下轴旋转位置对应的位置数据;

11、对位置数据进行差值处理,以得目标位置数据,并根据目标位置数据确定对应的等角度时间点;

12、根据等角度时间点和振动信号确定等角度间隔振动信号;

13、对等角度间隔振动信号做快速傅里叶变换以得对应的阶次谱图;

14、对阶次谱图进行分析,以得阶次谱图对应的阶次频率、阶次序列和阶次幅谱;

15、其中,阶次频率的表达式为:

16、;

17、阶次序列的表达式为:

18、;

19、阶次幅谱的表达式为:

20、;

21、其中,f1表征阶次频率;o表征阶次;n表征轴转速;x2(l)表征阶次序列;x2(n)表征轴转速为n时对应的时域加速度;e表征自然常数;n表征数据个数;j表征复数虚部单位长度符号;π表征圆周率;l表征单位长度;a(l)表征阶次幅谱。

22、优选地,对波形图进行截频分析,包括:

23、获取目标信号对应的下限频域序列和上限频域序列;

24、根据下限频域序列和上限频域序列确定截频频率范围;

25、将截频频率范围之外的数值清零,以得截频频率范围对应的截频频域信号;

26、对截频频域信号做快速傅里叶逆变换以得截频时域信号;

27、其中,下限频域序列的表达式为:

28、;

29、上限频域序列的表达式为:

30、;

31、其中,i表征下限频域序列;a表征下限频率;int表征取整函数;δf表征频谱频率间隔;k表征上限频域序列;b表征上限频率。

32、优选地,对波形图进行频域分析以得对应的相关参数,包括:

33、对波形图进行频域分析,以得对应的时域加速度、频域加速度、频谱加速度和频谱频率时间间隔;

34、其中,时域加速度的表达式为:

35、;

36、频域加速度的表达式为:

37、;

38、频谱加速度的表达式为:

39、;

40、;

41、频谱频率时间间隔的表达式为:

42、;

43、其中,x(i)表征第i个数据对应的时域加速度;a1表征幅值;sin表征正弦函数;π表征圆周率;f表征目标信号的频率;t(i)表征离散时间点;θ表征相位角;n表征数据个数;i表征n个数据个数中第i个数据;x(i)表征第i个数据对应的频域加速度;fft表征快速傅里叶变换;x1(j1)表征第j1个数据对应的频谱加速度;j1表征x(i)前半部序号;δf表征频谱频率间隔。

44、优选地,对波形图进行包络分析以得对应的相关参数,包括:

45、对波形图进行包络分析,以得对应的希尔波特加速度、复信号加速度、复信号模值、频域加速度和频谱加速度;

46、其中,希尔波特加速度的表达式为:

47、;

48、复信号加速度的表达式为:

49、;

50、复信号模值的表达式为:

51、;

52、频域加速度的表达式为:

53、;

54、频谱加速度的表达式为:

55、;

56、;

57、其中,n表征数据个数;i表征n个数据个数中第i个数据;表征第i个数据对应的希尔波特加速度;h()为希尔波特变换运算;x(i)表征第i个数据对应的时域加速度;z(i)表征第i个数据对应的复信号加速度;表征第i个数据对应的复信号模值;x(i)表征第i个数据对应的频域加速度;x1(j1)为第j1个数据对应的频谱加速度;j1表征x(i)前半部序号。

58、优选地,对波形图进行倒谱分析,包括:

59、获取目标信号对应的时域加速度;

60、对时域加速度进行快速傅里叶变换,以得频域加速度;

61、对频域加速度取对数,以得对数加速度;

62、对对数加速度进行快速傅里叶逆变换以得幅倒谱数据;

63、根据幅倒谱数据确定倒谱图中的幅倒谱图。

64、优选地,对波形图进行倒谱分析,包括:

65、获取目标信号对应的时域加速度;

66、对时域加速度进行快速傅里叶变换,以得频域加速度;

67、对频域加速度取对数,以得对数加速度;

68、基于目标信号对应的最小相位信号确定倒谱相位角;

69、根据倒谱相位角和对数加速度确定复倒谱数据;

70、根据复倒谱数据确定倒谱图中的复倒谱图;

71、其中,倒谱相位角的表达式为:

72、;

73、复倒谱数据的表达式为:

74、;

75、其中,i表征数据个数中第i个数据;θ1(i)表征第i个数据对应的倒谱相位角;θ(i)表征第i个数据对应的频域加速度对应的相位角;θ(c)表征数据个数中的中位数对应的相位角;θ(0)表征第0个数据对应的频域加速度对应的相位角;x1(i)表征第i个数据对应的复倒谱数据;ifft表征快速傅里叶逆变换;x2(i)表征第i个数据对应的对数加速度;sin表征正弦函数;cos表征余弦函数;j表征复数虚部单位长度符号。

76、优选地,对波形图进行统计分析以得对应的相关参数,包括:

77、对目标信号对应的波形图进行分析,以得目标信号对应的有效值、峰峰值、平均值、方差、标准差、峰值因子和波形因子;

78、其中,有效值的表达式为:

79、;

80、峰峰值的表达式为:

81、;

82、平均值的表达式为:

83、;

84、方差的表达式为:

85、;

86、标准差的表达式为:

87、;

88、峰值因子的表达式为:

89、;

90、波形因子的表达式为:

91、;

92、其中,n表征数据个数;i表征n个数据个数中第i个数据;rms表征有效值;x(i)表征第i个数据对应的时域加速度;apk表征峰峰值;max表征最大值;min表征最小值;表征平均值;δ2表征方差;δ表征标准差;pak表征峰值因子;kf表征波形因子;表征时域加速度对应的模值。

93、另一方面,本技术还提供一种电子设备,包括存储器,用于存储计算机程序;

94、处理器,用于执行计算机程序时实现上述的风电齿轮箱的振动噪声测试方法的步骤。

95、另一方面,本技术还提供一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现上述的风电齿轮箱的振动噪声测试方法的步骤。

96、本技术所提供的一种风电齿轮箱的振动噪声测试方法,应用于包括软件运算逻辑单元、高速采集模块、振动传感器和噪声传感器的风电齿轮箱,包括:采用高速采集模块获取振动传感器采集的风电齿轮箱的振动信号和噪声传感器采集的风电齿轮箱的噪声信号;对振动信号和噪声信号进行组合以得目标信号;根据软件运算逻辑单元确定目标信号对应的波形图;对波形图分别进行频域分析、包络分析、倒谱分析、阶次分析、截频分析和统计分析以得对应的相关参数;根据离散型积分方法确定相关参数对应的速度参数。可见,本技术采用高速采集模块获取风电齿轮箱的振动信号和噪声信号,提高了信号的采集频率;并且本技术将振动信号和噪声信号进行组合,将其作为一个整体目标信号,并通过一个软件运算逻辑单元对其进行相关参数的测量和分析;同时本技术采用离散型积分方法确定速度参数,消除了传感器中零漂在积分过程中产生的误差。


技术特征:

1.一种风电齿轮箱的振动噪声测试方法,其特征在于,应用于包括软件运算逻辑单元、高速采集模块、振动传感器和噪声传感器的风电齿轮箱,包括:

2.根据权利要求1所述的风电齿轮箱的振动噪声测试方法,其特征在于,对所述波形图进行所述阶次分析以得对应的所述相关参数,包括:

3.根据权利要求1所述的风电齿轮箱的振动噪声测试方法,其特征在于,对所述波形图进行所述截频分析,包括:

4.根据权利要求1所述的风电齿轮箱的振动噪声测试方法,其特征在于,对所述波形图进行所述频域分析以得对应的所述相关参数,包括:

5.根据权利要求1所述的风电齿轮箱的振动噪声测试方法,其特征在于,对所述波形图进行所述包络分析以得对应的所述相关参数,包括:

6.根据权利要求1所述的风电齿轮箱的振动噪声测试方法,其特征在于,对所述波形图进行所述倒谱分析,包括:

7.根据权利要求1所述的风电齿轮箱的振动噪声测试方法,其特征在于,对所述波形图进行所述倒谱分析,包括:

8.根据权利要求1-7任一项所述的风电齿轮箱的振动噪声测试方法,其特征在于,对所述波形图进行所述统计分析以得对应的所述相关参数,包括:

9.一种电子设备,其特征在于,包括存储器,用于存储计算机程序;

10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的风电齿轮箱的振动噪声测试方法的步骤。


技术总结
本申请公开了一种风电齿轮箱的振动噪声测试方法、电子设备及介质,应用于风电齿轮箱测试领域。其中采用高速采集模块获取振动传感器采集的风电齿轮箱的振动信号和噪声传感器采集的风电齿轮箱的噪声信号;对振动信号和噪声信号进行组合以得目标信号;根据软件运算逻辑单元确定目标信号对应的波形图;对波形图分别进行频域分析、包络分析、倒谱分析、阶次分析、截频分析和统计分析以得对应的相关参数;根据离散型积分方法确定相关参数对应的速度参数。本申请采用高速采集模块提高了信号的采集频率;通过软件运算逻辑单元对目标信号进行测量和分析,过程简单;同时本申请采用离散型积分方法确定速度参数,消除了传感器中零漂在积分过程中产生的误差。

技术研发人员:钟强,余显胜
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:2024/11/11
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