瓦倫尼安教學(xué)設(shè)備省的WFD1000風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)綜合故障模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)基于故障診斷技術(shù)分析的齒輪箱動(dòng)力學(xué)和噪聲特性、健康監(jiān)測(cè)和振動(dòng)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(cè)裝置的安裝。

研究項(xiàng)目：

可引入單一故障，或同時(shí)引入多個(gè)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(diǎn)蝕和缺齒等故障；

可模擬行星齒輪箱直齒的齒面點(diǎn)蝕、齒面磨損、齒根裂紋、缺齒斷齒等故障；

可模擬機(jī)械故障與發(fā)電機(jī)電氣故障；

可模擬旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)（升速、降速、穩(wěn)速等）；

可研究故障信號(hào)特征識(shí)別、信號(hào)特證處理；

系統(tǒng)組成部分

系統(tǒng)由鑄鐵平臺(tái)、減速驅(qū)動(dòng)電機(jī)、行星齒輪箱系統(tǒng)、平行軸齒輪箱系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)扭矩傳感器系統(tǒng)、轉(zhuǎn)矩負(fù)載系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)（發(fā)電機(jī)與轉(zhuǎn)矩負(fù)載系統(tǒng)互換安裝）、防護(hù)系統(tǒng)、試驗(yàn)臺(tái)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(chǔ))、-10℃~+50℃(使用);

2)無(wú)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(chǎng)安裝標(biāo)準(zhǔn)地線。

2、平臺(tái)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(zhǎng)2000mm*寬800m*高170mm

3)帶油槽

4)鑄鐵平臺(tái)質(zhì)量約為:1.5t

3、驅(qū)動(dòng)電機(jī)

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(yáng)輪齒數(shù)21，行星輪31，齒圈齒數(shù)84；油脂潤(rùn)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(rùn)滑方式:飛濺潤(rùn)滑

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

8、磁粉制動(dòng)器

1)發(fā)電機(jī)與磁粉制動(dòng)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(jī)

1)發(fā)電機(jī)與磁粉制動(dòng)器互換安裝

2)額定轉(zhuǎn)速:750r/min

3)額定功率:1kW

4)配有負(fù)載電阻(不可調(diào))，模擬發(fā)電機(jī)負(fù)載

10、聯(lián)軸器

1)梅花聯(lián)軸器材質(zhì):高強(qiáng)度鋁合金

11、風(fēng)電塔筒模擬裝置

采用獨(dú)立電機(jī)驅(qū)動(dòng)，模塊風(fēng)電塔筒裝置，使用更加形象生動(dòng)

1)電機(jī)與轉(zhuǎn)子部分用防護(hù)罩整體防護(hù)

2)塔筒立于防護(hù)罩上方

3)葉片與電機(jī)采用同步輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比為1:1，效果更直觀

4)塔筒中心高 1000mm，葉片直徑 630mm

12、試驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)(控制邏輯可定制)

1）系統(tǒng)架構(gòu)

人機(jī)界面通過(guò)以太網(wǎng)線連接PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制，PLC則通過(guò)485通訊、數(shù)字開(kāi)關(guān)量、模擬量等控制驅(qū)動(dòng)器、負(fù)載、液壓、潤(rùn)滑等系統(tǒng)的智能控制。

2）系統(tǒng)功能

控制功能：可實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速、潤(rùn)滑系統(tǒng)及其他功能的實(shí)時(shí)控制；

監(jiān)測(cè)功能：可以對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的轉(zhuǎn)速、電機(jī)電流/電壓，負(fù)載扭矩、流體壓力、溫度等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

歷史記錄功能：可對(duì)所有監(jiān)測(cè)的變量經(jīng)行記錄（1次/秒），智能啟停監(jiān)測(cè)，啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)時(shí)記錄，停止時(shí)不記錄，減小存儲(chǔ)壓力。

安全功能：溫度超限報(bào)警、振動(dòng)超限報(bào)警、手動(dòng)急停等；維護(hù)人員也可根據(jù)系統(tǒng)記錄的報(bào)警信息對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修。

擴(kuò)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(shí)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(jī)進(jìn)行通訊。

3）硬件參數(shù)

（1）柜體

標(biāo)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(dòng)。

同時(shí)控制柜與臺(tái)體連接線均采用航空插座，方便拆線與重連。

（2）人機(jī)界面

主要技術(shù)指標(biāo)：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(chǔ)；

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(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，防護(hù)等級(jí)IP65，電磁兼容工業(yè)三級(jí)。

（3）PLC（標(biāo)配為20點(diǎn)晶體管型，根據(jù)實(shí)際需求變更點(diǎn)位）

主要技術(shù)指標(biāo)：12Kb以上程序存儲(chǔ)器，8Kb以上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，10Kb以上保持性存儲(chǔ)器，保存數(shù)據(jù)；支持存儲(chǔ)卡；布爾運(yùn)算時(shí)間0.35us/指令，字傳送時(shí)間1.2us/指令，浮點(diǎn)運(yùn)算時(shí)間1.7us/指令；192個(gè)定時(shí)器；最大本地IO數(shù)字量為256位，最大本地IO模擬量為56個(gè)字；

電源：功耗20W，28.8V時(shí)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(diǎn)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(diǎn)額定電流0.5A，斷開(kāi)到接通最大為1us，接通到斷開(kāi)最長(zhǎng)3us；最高支持4路單相200KHz高速脈沖計(jì)數(shù)或者2路正交100KHz高速計(jì)數(shù)；

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

（4）驅(qū)動(dòng)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(wú)PG矢量控制優(yōu)于±0.5％，有PG矢量控制優(yōu)于±0.1％；過(guò)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(kāi)環(huán)/閉環(huán)控制，支持感應(yīng)電機(jī)/永磁同步電機(jī)，可進(jìn)行轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩/位置控制，自動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升，自動(dòng)節(jié)能運(yùn)行，自動(dòng)電壓調(diào)整（AVR），自動(dòng)載波調(diào)整，隨機(jī)PWM，過(guò)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(kāi)關(guān)、定時(shí)器；

保護(hù)功能：過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、輸入輸出缺相、輸出短路、過(guò)熱、電機(jī)過(guò)載、外部故障、模擬輸入掉線、失速防止等；

13、故障實(shí)驗(yàn)件：

1）行星齒輪箱故障件：太陽(yáng)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(diǎn)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(duì)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(diǎn)蝕、磨損、剝落、裂紋、缺齒、斷齒；

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

14、信號(hào)采集傳感器：

1）動(dòng)態(tài)扭矩傳感器：1臺(tái)，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(shí)測(cè)速轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩兩項(xiàng)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(gè)；

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

★1.噪聲測(cè)量不高于25dBA；

★2.最高噪聲測(cè)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(chǎng)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(zhǎng)；

11.本底噪聲42dBA，最高聲壓級(jí)160dB。

15、防護(hù)系統(tǒng)

1)保護(hù)罩采用厚度 2mm 鋼板制作成型

16、測(cè)試系統(tǒng)