瓦倫尼安教學設(shè)備省的WFD1000風力發(fā)電傳動綜合故障模擬實驗臺基于故障診斷技術(shù)分析的齒輪箱動力學和噪聲特性、健康監(jiān)測和振動特性的研究,。要求性能穩(wěn)定,，可承受猛烈的載荷沖擊，有充足的空間便于齒輪的更換,、安裝以及監(jiān)測裝置的安裝,。

研究項目：

可引入單一故障，或同時引入多個故障,，研究其相互間的耦合效應(yīng),；

可模擬平行軸齒輪箱直齒的齒面磨損、輪齒裂紋,、齒面點蝕和缺齒等故障,；

可模擬行星齒輪箱直齒的齒面點蝕、齒面磨損,、齒根裂紋,、缺齒斷齒等故障；

可模擬機械故障與發(fā)電機電氣故障,；

可模擬旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的轉(zhuǎn)速實驗（升速,、降速、穩(wěn)速等）,；

可研究故障信號特征識別,、信號特證處理；

系統(tǒng)組成部分

系統(tǒng)由鑄鐵平臺,、減速驅(qū)動電機,、行星齒輪箱系統(tǒng)、平行軸齒輪箱系統(tǒng),、動態(tài)扭矩傳感器系統(tǒng),、轉(zhuǎn)矩負載系統(tǒng),、發(fā)電機（發(fā)電機與轉(zhuǎn)矩負載系統(tǒng)互換安裝）,、防護系統(tǒng)、試驗臺控制系統(tǒng)等組成,。

1,、設(shè)備使用條件要求

1)環(huán)境溫度:-30℃~+70℃(存儲),、-10℃~+50℃(使用);

2)無粉塵及腐蝕性物質(zhì);

3)電源:三相 380V±10%、50HZ;功率7.5KW;

4)地線需求:6 m

5)現(xiàn)場安裝標準地線,。

2,、平臺底座

1)材質(zhì):灰鑄鐵，有T型槽方便各功能模塊自由組合

2)尺寸不小于長2000mm*寬800m*高170mm

3)帶油槽

4)鑄鐵平臺質(zhì)量約為:1.5t

3,、驅(qū)動電機

1)額定電壓:380V

2)額定功率＞1KW

3)額定扭矩:347.9 N.m

4)額定轉(zhuǎn)速:19r/min

5)減速比＞80

4,、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速系統(tǒng)

1)量程:50N·m

2)精度:0.5%F·S

3)額定轉(zhuǎn)速 10000r/min

4)環(huán)境溫度:-10℃+50℃

5)扭矩輸出:0-5V

6)轉(zhuǎn)速輸出:60脈沖/轉(zhuǎn)

5、行星齒輪箱系統(tǒng)

齒輪模數(shù)＜2,，齒輪形式為直齒,，速比≥5，太陽輪齒數(shù)21,，行星輪31,，齒圈齒數(shù)84；油脂潤滑,；

6,、平行軸齒輪箱系統(tǒng)

1)平行軸齒輪箱基本參數(shù)

①模數(shù)＜2，齒輪形式為直齒

②Z1齒數(shù):21（輸出端齒輪數(shù)）

③Z2齒數(shù):47

④Z3齒數(shù):29

⑤Z4齒數(shù):103（輸入端齒輪數(shù)）

⑥螺旋角 :0°

⑦速比:7.95:1

⑧箱體中心距≤200

2)潤滑方式:飛濺潤滑

7,、負載系統(tǒng)：兩種負載,，1種為電渦流制動器式負載，扭距≥10Nm,；配套水循環(huán)冷缺系統(tǒng),；1種為發(fā)電機式負載，功率≥1kW,，配套負載電阻,，模擬發(fā)電機的相關(guān)故障；

8,、磁粉制動器

1)發(fā)電機與磁粉制動器互換安裝

2)滑差功率:0.8kW

3)額定扭矩:10N.m

4)許用轉(zhuǎn)速:1500r/min

9,、發(fā)電機

1)發(fā)電機與磁粉制動器互換安裝

2)額定轉(zhuǎn)速:750r/min

3)額定功率:1kW

4)配有負載電阻(不可調(diào))，模擬發(fā)電機負載

10,、聯(lián)軸器

1)梅花聯(lián)軸器材質(zhì):高強度鋁合金

11,、風電塔筒模擬裝置

采用獨立電機驅(qū)動，模塊風電塔筒裝置,，使用更加形象生動

1)電機與轉(zhuǎn)子部分用防護罩整體防護

2)塔筒立于防護罩上方

3)葉片與電機采用同步輪傳動,，傳動比為1:1，效果更直觀

4)塔筒中心高 1000mm,，葉片直徑 630mm

12,、試驗臺控制系統(tǒng)(控制邏輯可定制)

1）系統(tǒng)架構(gòu)

人機界面通過以太網(wǎng)線連接PLC實現(xiàn)對系統(tǒng)實時控制，PLC則通過485通訊、數(shù)字開關(guān)量,、模擬量等控制驅(qū)動器,、負載、液壓,、潤滑等系統(tǒng)的智能控制,。

2）系統(tǒng)功能

控制功能：可實現(xiàn)對實驗臺驅(qū)動轉(zhuǎn)速、潤滑系統(tǒng)及其他功能的實時控制,；

監(jiān)測功能：可以對實驗臺的轉(zhuǎn)速,、電機電流/電壓，負載扭矩,、流體壓力,、溫度等參數(shù)進行實時監(jiān)控。

歷史記錄功能：可對所有監(jiān)測的變量經(jīng)行記錄（1次/秒）,，智能啟停監(jiān)測,，啟動實驗臺時記錄，停止時不記錄,，減小存儲壓力,。

安全功能：溫度超限報警、振動超限報警,、手動急停等,；維護人員也可根據(jù)系統(tǒng)記錄的報警信息對設(shè)備進行檢修。

擴展功能：系統(tǒng)軟,、硬件采用模塊化結(jié)構(gòu),，各模塊功能明確。系統(tǒng)配置靈活方便,，可以根據(jù)用戶的實際情況和具體要求增減相應(yīng)模塊,，減少了功能的冗余，降低了成本,，使應(yīng)用更具合理性,。

通訊功能：系統(tǒng)集成以太網(wǎng)、Rs485等接口,，支持Modbus-RTU,、ModbusTCP等成熟通訊協(xié)議，支持與各種上位機進行通訊,。

3）硬件參數(shù)

（1）柜體

標配控制柜柜尺寸為寬700mm深500mm高1000mm（不含滑輪）,，底腳帶滾輪，方便移動,。

同時控制柜與臺體連接線均采用航空插座,，方便拆線與重連,。

（2）人機界面

主要技術(shù)指標：10寸觸摸屏，LED背光,，262K顯示顏色，分辨率1024*600,，顯示亮度300cd/m2,，功耗7W，512M以上系統(tǒng)存儲,；

接口：485及232串行接口*2,、USB接口、百兆以太網(wǎng)口,、Wifi接口,，可選4G接口；

工作環(huán)境：工作溫度0-40℃,，工作濕度5%—95%,；

符合CE認證標準，防護等級IP65,，電磁兼容工業(yè)三級,。

（3）PLC（標配為20點晶體管型，根據(jù)實際需求變更點位）

主要技術(shù)指標：12Kb以上程序存儲器,，8Kb以上數(shù)據(jù)存儲器,，10Kb以上保持性存儲器，保存數(shù)據(jù),；支持存儲卡,；布爾運算時間0.35us/指令，字傳送時間1.2us/指令,，浮點運算時間1.7us/指令,；192個定時器；最大本地IO數(shù)字量為256位,，最大本地IO模擬量為56個字,；

電源：功耗20W，28.8V時可承受最大沖擊電流11.7A,；

通訊支持：以太網(wǎng),、串行接口，傳輸速率：以太網(wǎng)最高100Mb/s,、RS485最高187500b/s,，以太網(wǎng)具有1500VDC變壓器隔離；

本體IO：輸入點為漏型/源型,，最大電壓30VDC,，最大浪涌電壓35VDC可持續(xù)0.5s，固態(tài)MOSFET輸出，最大浪涌電流8A可持續(xù)100ms,，每點額定電流0.5A,，斷開到接通最大為1us，接通到斷開最長3us,；最高支持4路單相200KHz高速脈沖計數(shù)或者2路正交100KHz高速計數(shù),；

擴展能力：支持最多6個擴展模塊，可擴展各類模擬量,、數(shù)字量輸入輸出及通訊模塊

（4）驅(qū)動器

主要技術(shù)參數(shù)：輸入電壓可選單相200V或三相380V,，50Hz/60Hz；穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速精度：無PG矢量控制優(yōu)于±0.5％,，有PG矢量控制優(yōu)于±0.1％,；過載能力：150％額定電流1分鐘，180%額定電流15秒,，200%額定電流2秒,；頻率精度：模擬給定：±0.2％最大頻率，數(shù)字給定：0.01Hz,；

主要功能：支持開環(huán)/閉環(huán)控制,，支持感應(yīng)電機/永磁同步電機，可進行轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩/位置控制,，自動轉(zhuǎn)矩提升,，自動節(jié)能運行，自動電壓調(diào)整（AVR）,，自動載波調(diào)整,，隨機PWM，過程PID,，多模式PLC,，多段速方式；

控制接口：具有模擬輸入/輸出,，數(shù)字輸入輸出,；

通訊：內(nèi)置RS485通訊接口，支持Modbus協(xié)議（RTU,、TCP）,、USS指令、Profibus-DP協(xié)議,、PROFINET協(xié)議等,；

可編程單元：比較器、邏輯單元,、觸發(fā)器,、算術(shù)單元,、濾波器、多路開關(guān),、定時器,；

保護功能：過流、過壓,、欠壓,、輸入輸出缺相、輸出短路,、過熱、電機過載,、外部故障,、模擬輸入掉線、失速防止等,；

13,、故障實驗件：

1）行星齒輪箱故障件：太陽輪+軸+軸承 4套，行星輪4套,，齒圈1套,，故障類型根據(jù)要求定制，包括但不僅限于,，點蝕,、磨損、剝落,、裂紋,、缺齒、斷齒,；

2）平行軸齒輪箱故障件：輸入端齒輪 4套,，輸出端齒輪 4套，要求安裝好對應(yīng)的健康軸承,，齒輪與軸不可拆卸,，需一體式加工保證齒輪精度；故障類型根據(jù)要求定制,，包括但不僅限于,，點蝕、磨損,、剝落,、裂紋、缺齒,、斷齒,；

3）發(fā)電機故障件：發(fā)電機匝間短路,，發(fā)電機軸承故障，轉(zhuǎn)子不平衡三種故障,；

14,、信號采集傳感器：

1）動態(tài)扭矩傳感器：1臺，精度不小于0.5%F·S,，轉(zhuǎn)速10000r/min,，扭矩輸出：-5V~+5V，具備RS485輸出,，可同時測速轉(zhuǎn)速,、轉(zhuǎn)矩兩項參數(shù)；

2）單向加速度傳感器：3只,，靈敏度100mV/g,，量程50g，頻率響應(yīng)范圍不低于10KHz,，每只配套3m傳感器電纜1根,，安裝磁座1個；

3）光電轉(zhuǎn)速傳感器：電源電壓DC12—24V±10%,，檢測距離：30-200mm,，光斑尺寸：聚光小光斑，光斑大小約2mm,，響應(yīng)時間：最大0.5ms,，輸出指示燈橙色LED,，電源指示燈綠色LED,，常開/常閉模式：常開(入光動作)/常閉(遮光動作)模式可選。

4）噪聲傳感器：CHZ-215傳聲器+YG-401前置放大器1臺：

★1.噪聲測量不高于25dBA,；

★2.最高噪聲測量不低于160db,；

★3.工作頻率不高于20Hz,；

★4.最高工作頻率不低于20KHz；

5.1/4英寸駐極體傳聲器,；

6.自由場頻率響應(yīng)20Hz-20kHz（±2dB）,；

7.靈敏度1.8mV/Pa(±2dB) ；

8.4mA IEPE供電,；

9.最大輸入電壓5Vrms,；

10.SMB接口輸出；66mm總長,；

11.本底噪聲42dBA,，最高聲壓級160dB。

15,、防護系統(tǒng)

1)保護罩采用厚度 2mm 鋼板制作成型

16,、測試系統(tǒng)