毕业设计开题报告.docx

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毕业设计开题报告

重要提示：

1．本电子文档标准格式中的各类说明（用蓝色字体表示）仅供参考，在参阅后请自行删除（包括本提示），黑色字体的内容全部保留。

2．本文档中日期的填写务必与“毕业设计任务书”中的工作进度计划相符。

毕业设计（论文）开题报告

学生姓名：

曹磊刚学号：

0802070404

专业：

机械设计制造及其自动化

设计（论文）题目：

基于小波变换的风机齿轮箱故障诊断

指导教师：

石志标

年月日

开题报告填写要求

1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。

此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在系审查后生效；

2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；

3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册）；

4．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。

如“2002年4月26日”或“2002-04-26”。

毕业设计（论文）开题报告

1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写

2000字左右的文献综述：

文献综述

一、论文的背景、目的和意义

面对当前不可再生能源短缺的境况，许多国家都发展清洁能源，主要有风能太阳等

等，但规模巨大是风力发电。

现在风力发电技术已日趋成熟，市场正逐步扩大，风力发电已成为增长最快的可再生能源之一，并具备了与常规能源竞争的能力。

本论文就是建立在对引进的兆瓦级风力发电增速箱机构技术消化吸收的基础上，对增速齿轮箱在转矩，齿数和分度圆等量的论述。

计算轮齿进行接触应力分析和齿根弯曲强度校核。

我国风力发电机组故障中齿轮箱的损坏率最高，达到40%-50%，风力发电机组建在风场，而风力机传动部件的核心就是齿轮箱，由于安装条件很差，随着载荷的增加，齿轮箱的拆装越发不易，若出现故障，对风力发电机组影响很大，维修也很困难。

随着设备的不断升级，例如风力发电机组容量不断增大，齿轮箱带来的损失也不断增大，齿轮箱故障诊断是非常必要的。

转动中的齿轮受弯曲载荷、震动等载荷作用，所以发生故障是不可避免的。

目前主要有三种风力发电机，一种依靠齿轮箱增速，一种直驱风力发电机组，第三种是半直驱风力发电机组。

第一种生产术较为成熟，而且在风场中，该种风力发电机是主流机型，使用的较多。

双馈感应发电机所加装的电力电子变流器的功率占风力机组的30%，虽然没有了齿轮箱，风力机的故障发生率和维护成本都大幅下降，但为了将直驱风力发电机组连接电网，要给他加装一个全功率的电力电子变流器，二变流器的价格非常高，增加了发电成本。

由于以上两个原因，就目前来说，风电机组齿轮箱研究有重要现实意义。

由于我国风电场的齿轮箱受载荷、强阵风的冲击，环境温度变化大，齿轮箱故障占到风机故障的12%，所占比重较大，应高度重视，尽可能降低故障发生率。

由于齿轮箱故障发生频繁，齿轮箱维护费用也相当高，同故障机理分析，我们在一定程度上了解齿轮箱的故障特性、故障原因，加强齿轮箱的故障诊断对提高风力机的工作效率、保证齿轮箱的正常运行，具有十分重要的实践意义。

齿轮箱的故障分析，有助于在日常监测中及时发现、正确判断故障，当出现故障后，在故障早期及时采取有效措施避免故障继续发展。

综上所诉，只有高度重视并不断提高风力发电机组齿轮箱结构设计和运行维护能力，才能保证风力发电机组齿轮箱及机组良好运行。

二、论文研究的风力发电机组国内外发展现状

风能是一种清洁的永续能源，与传统能源相比，风力发电不依赖外部能源，没有燃料价格风险，发电成本稳定，没有碳排放等环境成本。

此外；可利用的风能在全球范围内分布都很广泛。

正因为有这种独特的优势，风力发电逐渐成为许多国家可持续发展战略重要组成部分，发展迅速。

根据全球风能理事会的统计，全球的风电产业正以惊人的速度增长，在过去10年平均年增长率达到28%,2007年底，全球总装机容量达到9400万千瓦，每年新增2000万千瓦，以为着每年在该领域投资额达到200亿欧元。

许多国家采取了价格、市场份额、税收等激励政策，从不同方面引导和支持风电发展。

在政策的鼓励下，2007年，全球风电总装机容量为2000万千瓦，累计装机容量为9400万千瓦。

2008年是风电发展具有标志性的一年：

风电成为非水电可再生能源中，第一个总装机容量超过一亿千瓦的电力资源。

风电作为能源领域增长最快的行业，共为全球提供近20万个就业机会，仅2006年风电场投资就达到170亿欧元，欧洲和美国在风电市场中占统治地位，其中德国是目前装机总量做大的国家，装机容量超过2000万千瓦，美国和西班牙都超过了1000万千瓦，印度使出美国和欧洲新装机容量最大的国家，装机总容量也超过600万千瓦。

就近几年风电发展格局和趋势分析来看，主要有以下几个特征：

（1）风电向欧洲、北美和亚洲三驾马车并驾齐驱的格局转变；

（2）风电技术发展迅速，成本逐持续下降；

（3）政府然让是欧洲风电发展组要动力；

（4）中国是未来世界风电发展最重要的市场。

全球风能理事会是世界上公认的风电预测的权威机构，据全球风能理事会的预测，

未来5年，全球风电还将保持20%以上的增长速度，到今年，全球风电总装机容量达到

2.4亿千瓦，年发电5000万千瓦时。

风电电力约占全球电力供应的3%。

欧洲将继续保

持全球第一的位置，亚洲会超过北美成为全球第二。

我国幅员辽阔，海岸线长，风能资源丰富。

2010，国家气候中心也采用数值模拟

方法对我国风资源进行评价，得到的结果是：

在不考虑青藏高原的情况下，全国陆地上

离地面10米高度层风能资源技术可开发量为25.48亿千瓦。

近年来，特别是《可再生

能源法》实施以来，中国的风电产业和风电市场发展十分迅速，主要表现在以下几个发

面：

（1）市场规模迅速扩大；

（2）风电制造业发展迅猛；

（3）风电技术转让加快；

（4）风电政策趋成熟；

（5）外资企业开发中共风电市场的障碍减少。

2010年，全球风电资金15%投向了中国，总额达到了34亿欧元，中国真正成为全球

最大的风电市场。

从我国的发展情况来看，我过分的风电产业将会长期保持快速发展，

主要由以下因素支撑：

（1）国家能源政策升华；

（2）气候变化的推动；

（3）风电技术成熟。

根据目前趋势，保守估计，到2020年我国风电累计装机容量可达到7000万千瓦。

届时风电在全国电力装机中的比例接近6%，风电电量约占总发电量的2.8%。

从2020年

开始，风电与常规电力相比，成本优势已比较明显。

到2030年，风电在全国电量中的

比例将会超过11%，可以满足全国5.7%的电力需求。

三、论文研究的风机齿轮箱的现状及发展趋势

风电产业的飞速发展促进了风电装备制造业的繁荣，齿轮箱作为风电机组中最重要

的部件，备受国内外风电相关行业和研究机构的关注。

风机增速齿轮箱是风力发电整机的配套产品，是风力发电机组中一个最重要的机械

传动部件，它的重要功能是将风轮在风的作用下产生的动力传递给发电机，使其得到相

应的增速进行发电，它的研究和开发是风电技术的核心，并向高效、高可靠性及大功率

方向发展。

由于我国商业化大型风电产业起步较晚，技术上叫欧美等风能发达国家存在较大差

距，我国在九五期间走将引进生产技术的路子，通过引进和吸收国外成熟技术，成功研

发出兆瓦级以下的风力发电机。

十五期间国家863计划中重点提出容量更大的兆瓦级风

力发电机组的研究和开发课题。

目前，我国大型风力发电机组的开发主要是引进国外成

熟的技术，关键就是我国的技术水平不高。

目前我国主要有三家公司制造风机齿轮箱：

南京高精齿轮有限公司，重庆齿轮箱有

限责任公司，杭州前进齿轮箱集团。

对于现行主流的兆瓦级及以上的风力发电机组，国

内十几家厂商主要引进国外成熟技术。

国外的风力发电机组技术相对成熟，具有比较完

备的设计理论和丰富的设计经验，而且商业化程度较高。

国外的兆瓦级齿轮箱是随风力

发电机组而发展起来的，Renk，Flender等风电齿轮箱制造公司采用三维造型设计、有

限元分析、动态设计等先进技术，并通过模拟和试验测试。

尽管国外齿轮箱设计技术已

比较成熟，但统计数据表明，齿轮箱故障仍是风机故障的最主要原因，约占风机故障总

数的20%左右。

四、本论文内容为齿轮箱故障诊断

通过对风电机组旋转部件的运行特征进行状态监测，比如实时监测齿轮箱、主

轴、发电机等部件的振动频谱、齿轮油污染情况或定期对上述部件的状态进行监测、记

录，及时发现隐患，找出导致问题出现的原因，相应采取措施加以解决。

从风力发电机

组齿轮箱目前发生的故障来看，齿轮、轴承部件的损坏主要有几种情况的磨损：

粘附磨

损、腐蚀磨损、表面疲劳磨损、微动磨损和气蚀。

这些磨损出现之后，轻则金属微粒会

污染润滑剂，影响功率传递，产生噪音，造成齿面严重磨损或断裂，轴承内外圈或滚珠

损坏，严重的使机组无法转动而彻底停机。

当机械部件发生初期磨损时，其振动频谱上

会产生响应特征频率，通过测试仪器可以进行设备的状态监测，在根据所获得频谱图准

确的找到了故障的位置和故障点，缩短了齿轮箱修理而造成的风电机组停机时间。

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毕业设计（论文）开题报告

２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：

本毕业设计的题目是基于小波变换的风机齿轮箱的故障诊断，通过现在的故障诊

断技术对齿轮箱的振动信号进行频谱分析，从而得到相应故障信息。

从故障诊断方法的

最新发展看,基于小波变换的分析方法已经开始在机械故障诊断中应用,由于该方法

在时域和频域同时具有良好的局域性,能够很好地反映出瞬态信号的特征,为诊断以

非稳态信号为特征的机械故障提供了有效的分析手段,与传统的频谱分析相比,该方

法对振动信号瞬态脉冲波形敏感,具有良好的时域定位特性只需少量数据便可对信号

进行时域和频域分析。

小波变换是一种新的变换分析方法，它继承和发展了短时傅立叶

变换局部化的思想，同时又克服了窗口大小不随频率变化等缺点，能够提供一个随频率

改变的时间一频率窗口，是进行信号时频分析和处理的理想工具。

它的主要特点是通过

变换能够充分突出问题某些方面的特征，因此，小波变换在许多领域都得到了成功的应

用，特别是小波变换的离散数字算法已被广泛用于许多问题的变换研究中。

从此，小波

变换越来越引进人们的重视，其应用领域来越来越广泛。

毕业设计（论文）开题报告

指导教师意见：

1．对“文献综述”的评语：

2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：

指导教师：

年月日

所在院（系）审查意见：

负责人：

年月日