瓦倫尼安教學設備省的WFD1000風力發電傳動綜合故障模擬實驗臺基于故障診斷技術分析的齒輪箱動力學和噪聲特性、健康監測和振動特性的研究。要求性能穩定，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；

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電機電氣故障；

可模擬旋轉機械設備的轉速實驗（升速、降速、穩速等）；

可研究故障信號特征識別、信號特證處理；

系統組成部分

系統由鑄鐵平臺、減速驅動電機、行星齒輪箱系統、平行軸齒輪箱系統、動態扭矩傳感器系統、轉矩負載系統、發電機（發電機與轉矩負載系統互換安裝）、防護系統、試驗臺控制系統等組成。

1、設備使用條件要求

1)環境溫度:-30℃~+70℃(存儲)、-10℃~+50℃(使用);

2)無粉塵及腐蝕性物質;

3)電源:三相 380V±10%、50HZ;功率7.5KW;

4)地線需求:6 m

5)現場安裝標準地線。

2、平臺底座

1)材質: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)鑄鐵平臺質量約為:1.5t

3、驅動電機

1)額定電壓:380V

2)額定功率＞1KW

3)額定扭矩:347.9 N.m

4)額定轉速:19r/min

5)減速比＞80

4、轉矩轉速系統

1)量程:50N·m

2)精度:0.5%F·S

3)額定轉速 10000r/min

4)環境溫度:-10℃+50℃

5)扭矩輸出:0-5V

6)轉速輸出:60脈沖/轉

5、行星齒輪箱系統

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

6、平行軸齒輪箱系統

1)平行軸齒輪箱基本參數

①模數＜2，齒輪形式為直齒

②Z1齒數:21（輸出端齒輪數）

③Z2齒數:47

④Z3齒數:29

⑤Z4齒數:103（輸入端齒輪數）

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：兩種負載，1種為電渦流制動器式負載，扭距≥10Nm；配套水循環冷缺系統；1種為發電機式負載，功率≥1kW，配套負載電阻，模擬發電機的相關故障；

8、磁粉制動器

1)發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)許用轉速:1500r/min

9、發電機

1)發電機與磁粉制動器互換安裝

2)額定轉速:750r/min

3)額定功率:1kW

4)配有負載電阻(不可調)，模擬發電機負載

10、聯軸器

1)梅花聯軸器材質:高強度鋁合金

11、風電塔筒模擬裝置

采用獨立電機驅動，模塊風電塔筒裝置，使用更加形象生動

1)電機與轉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(控制邏輯可定制)

1）系統架構

人機界面通過以太網線連接PLC實現對系統實時控制，PLC則通過485通訊、數字開關量、模擬量等控制驅動器、負載、液壓、潤滑等系統的智能控制。

2）系統功能

控制功能：可實現對實驗臺驅動轉速、潤滑系統及其他功能的實時控制；

監測功能：可以對實驗臺的轉速、電機電流/電壓，負載扭矩、流體壓力、溫度等參數進行實時監控。

歷史記錄功能：可對所有監測的變量經行記錄（1次/秒），智能啟停監測，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；維護人員也可根據系統記錄的報警信息對設備進行檢修。

擴展功能：系統軟、硬件采用模塊化結構，各模塊功能明確。系統配置靈活方便，可以根據用戶的實際情況和具體要求增減相應模塊，減少了功能的冗余，降低了成本，使應用更具合理性。

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

3）硬件參數

（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以上系統存儲；

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

工作環境：工作溫度0-40℃，工作濕度5%—95%；

符合CE認證標準，防護等級IP65，電磁兼容工業三級。

（3）PLC（標配為20點晶體管型，根據實際需求變更點位）

主要技術指標：12Kb以上程序存儲器，8Kb以上數據存儲器，10Kb以上保持性存儲器，保存數據；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、串行接口，傳輸速率：以太網最高100Mb/s、RS485最高187500b/s，以太網具有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0.5s，固態MOSFET輸出，最大浪涌電流8A可持續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高速脈沖計數或者2路正交100KHz高速計數；

擴展能力：支持最多6個擴展模塊，可擴展各類模擬量、數字量輸入輸出及通訊模塊

（4）驅動器

主要技術參數：輸入電壓可選單相200V或三相380V，50Hz/60Hz；穩態轉速精度：無PG矢量控制優于±0.5％，有PG矢量控制優于±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，數字給定：0.01Hz；

主要功能：支持開環/閉環控制，支持感應電機/永磁同步電機，可進行轉速/轉矩/位置控制，自動轉矩提升，自動節能運行，自動電壓調整（AVR），自動載波調整，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，數字輸入輸出；

通訊：內置RS485通訊接口，支持Modbus協議（RTU、TCP）、USS指令、Profibus-DP協議、PROFINET協議等；

可編程單元：比較器、邏輯單元、觸發器、算術單元、濾波器、多路開關、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）發電機故障件：發電機匝間短路，發電機軸承故障，轉子不平衡三種故障；

14、信號采集傳感器：

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

2）單向加速度傳感器：3只，靈敏度100mV/g，量程50g，頻率響應范圍不低于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

1)保護罩采用厚度 2mm 鋼板制作成型

16、測試系統