（2）给企业带来可观的经济效益。

由于振动状态监测与故障诊断技术能够及时对一些故障做出预防和诊断，这样不仅可以延长风电机组的使用寿命，而且能减少因故障而导致的经济损失。此外,安排周期性的维护检修，可以减少故障发生的频率，减少风力发电机组的维修费用，能为企业带来巨大的经济效益。

风力发电机组振动状态监测与故障诊断技术的具体研究内容为：

（1）风力发电机组的振动、温度、音频、视频信号采集。

（2）设计并完成风力发电机组状态监测系统的硬件部分。

（3）分析并研究风力发电机组的故障诊断方法。

（4）设计并完成风力发电机组状态监测系统的软件部分。

2 系统总体设计

2.1方案总体描述

通过对齿轮箱、高速轴等设备的振动状态进行监测，能够对机组设备的运行状态进行分析与诊断，对设备的异常状况能及时进行报警，降低故障的发生率，确保风电机组在运行过程中的安全可靠性；通过安装的视频监控信号，可以对风电机组进行监控，让工作人员能够远程监视机组的运行状态；通过对监控信息的观察，发现风电机组运行过程中的异常响动，及时采取应对措施避免产生重大事故，并为风电企业减少经济损失。本文通过安装的装置对风电机组的振动、温度、音频、视频信号进行采集和数据处理，并通过PC机对机组进行监控及状态信息的存储和诊断[2]。图2-1为系统功能结构图。文献综述

2.2系统的设计要求

（1）基于DSP MS320F2812的数据处理模块能够对数据信号进行高速采集、就地处理并分析的功能，可以对风电机组的振动、温度、音频和视频等信息进行状态监测。

（2）具有对振动信号、视频信号、温度信号及音频信号的采集处理功能，提高风电机组安全性。

（3）具有对风电机组的振动状态进行分析的功能。能够对风电机组的齿轮箱、轴系等设备进行高速数据采集和实时分析，可以对风电机组的异常情况进行报警及故障分析。

（4）具有实现远程信息传输功能。

（5）具有完善的视频显示，振动、声音实时分析及存储功能。

3 硬件设计

3.1风力发电机组齿轮箱故障类型

3.1.1风电机组齿轮常见故障

由于齿轮传动系统具有结构紧凑和传动精确等特点，因此作为最常见的传动方式被广泛应用于机械设备中。由于风力发电机组不仅要求齿轮箱在高速、重载等恶劣的环境条件下运行，还要求齿轮在运行过程中保证可靠性、稳定性等性能，这导致齿轮产生故障的原因非常复杂，因此对齿轮的故障诊断技术进行研究是非常有必要的。影响齿轮发生故障的因素多种多样，比较常见的故障形式主要有以下几种：来`自^优尔论*文-网www.youerw.com

（1）由交变载荷造成的疲劳损伤

齿轮在啮合的时候，齿轮的表面和根部会受到交变载荷的作用，导致在材料的内部产生交变应力。如果材料不能承受这种产生的交变应力，那么其表层就会形成疲劳裂纹，最终导致产生疲劳损伤。而当疲劳损伤不断扩展到整个齿轮时，齿轮就会失去作用，导致风电机组发生故障。疲劳失效的主要形式有两种：齿面的点烛和齿根断裂。

当齿轮在运行过程中受到载荷，其根部承受的交变应力大于材料的疲劳极限时，悬臂梁的根部就会形成裂纹并逐渐扩大，当传送载荷超过齿轮剩余部分的承受极限时就会发生断齿现象称为疲劳断齿。