عنوان پایان‌نامه
پایش وضیعت جعبه دنده در |ژنراتورهای القایی رتور سیم پیچی شده
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق -قدرت
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 3076;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78251;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 3076;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78251
- تاریخ دفاع
- ۲۶ دی ۱۳۹۵
- دانشجو
- محمد حسین تبار مرزبالی
- استاد راهنما
- جواد فیض
- چکیده
- در سال های اخیر، جعبه دنده های سیاره ای در کاربردهای مهمی همچون توربین های بادی توان متوسط، توربین های گازی، سیستم کششی ریلی و وسایل نقلیه الکتریکی مورد استفاده قرار گرفته است. از آنجا که این سیستم های الکترومکانیکی اغلب در مکان هایی نصب می شود که در آن پایش وضعیت دشوار و پیچیده است، به همین خاطر پیدا کردن روشی ساده و مقرون به صرفه برای پایش وضعیت این اجزای مکانیکی در سال های اخیر بسیار مورد توجه واقع شده است. یکی از روش های سنتی استفاده شده برای پایش وضعیت جعبه دنده های سیاره ای لرزش انتقالی با استفاده از شتاب سنج های نصب شده بر روی قسمت خارجی جعبه-دنده است. قابل ذکر است که این روش به جهت مسیر انتقال متغیر و عدم دسترسی ساده، روشی مناسب برای پایش وضعیت نخواهد بود. بعلاوه اندازه گیری لرزش پیچشی به اغتشاش و مکان سنسورها وابسته است به همین خاطر پژوهش های اخیر بیان کرده اند که اندازه گیری لرزش پیچشی به جای لرزش انتقالی اطلاعات مفیدتری در مورد عملکرد رفتاری جعبه دنده ها ارائه می-دهد. اما لازم به ذکر است که نصب گشتاورسنج برای سنجش گشتاور بویژه برای سیستم های الکترومکانیکی در حال کار دشوار و پیچیده است. در چند سال اخیر روش غیرمهاجم تحلیلِ جریان ماشین – موجود در سیستم الکترومانیکی- به عنوان روشی ساده و مقرون به صرفه برای پایش وضعیت جعبه دنده معرفی شده است. در این رساله اثرات خطای جعبه دنده بر روی سیگنال های الکتریکی و مکانیکی به کمک مدل سازی بهبود یافته و سیستم عملی ارائه شده است. سیستم عملی که خطای جعبه دنده در آن پیاده سازی شده است از یک جعبه دنده سیاره ای و ژنراتور القایی رتور سیم پیچی شده تشکیل شده است. این سیستم به گونه ای طراحی شده است تا ساختاری مشابه با توربین های بادی توان متوسط داشته باشد. به علاوه فرکانس های طبیعی سیستم بر اساس پارامترهای فشرده سیستم محاسبه شده است. این موضوع به پیدا کردن هارمونیک های مناسب شاخص خطا برای پایش وضعیت کمک می کند. اثرات خطا بر روی سیگنال های الکتریکی و مکانیکی ژنراتورالقای رتور سیم پیچی شده در حالت حلقه باز و حلقه بسته به کمک تحلیل آماری مورد بررسی جامع قرار گرفته است. در حالت حلقه بسته ردیابی نقطه بیشترین توان به منظور شبیه-سازی اثرات باد بر روی تشخیص خطا در نظر گرفته شده است. نتایج نشان می دهند که تشخیص خطا به کمک سیگنال های الکتریکی در ژنراتورهای القایی رتور سیم پیچی شده ممکن است. واژه‌های کلیدی: ژنراتور القایی رتور سیم پیچی شده، جعبه دنده سیاره ای، توربین های بادی، خطای جعبه دنده
- Abstract
- Planetary gearbox has been recently used as a main component of systems with sensitive applications such as medium power wind turbines, gas turbines, railway traction system and electrical vehicles. Since, these electromechanical systems have been often installed where condition monitoring is difficult and complicated, finding a simple and cost-effective method for the condition monitoring has attracted more attentions recently. One of the traditional methods used for condition monitoring of gearboxes is transversal vibration by means of accelerometers mounted on the external part of the gearbox. It is worth mentioning that transversal vibration due to time varying transmission path and inaccessibility may not be a reliable method for condition monitoring. Moreover, measuring transversal vibration is sensitive to background noise and positions of sensors. Therefore, some have proposed measuring the torsional vibration of planetary gearbox instead of transversal vibration because it has more useful information about the behavior of gearboxes. However, it is necessary to mention that the installation of the torque transducer is difficult especially for electromechanical systems under operation. Recently, non-invasive current signature analysis for condition monitoring of the gearbox in electromechanical systems has been introduced as a simple and cost-effective method. In this thesis, gear fault effects on the electrical and mechanical signature of the electromechanical system have been introduced. The test-rig, for gear fault realization consists of a planetary gearbox and wound rotor induction generator. It has been designed in order to have a similar structure to the medium power wind turbine based on reduced scale structure. In addition, the natural frequencies of the electromechanical system are calculated based on lump parameters of mechanical components. This helps us to find the best harmonics of the gear fault characteristic index in a complex electromechanical system. the impacts of gear fault on electrical and mechanical signatures of wound rotor induction generator in closed-loop and opened-loop conditions through statistical analysis have been carried out comprehensively. In closed-loop condition, the maximum power point tracking (MPPT) was considered in order to simulate the impacts of the wind on fault diagnosis procedure. The results showed fault detection using electrical signals in wound rotor induction generator is feasible. Key words: Wound rotor induction generator, planetary gearbox, wind turbine, gear fault
