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摘 要：随着我国对环境保护的意识越来越重视，对清洁能源的开发与使用的范围也越来越大，目前我国对风力发电机的使用规模不断地增加，产生了一系列的风力发电机在使用中产生的问题，对风力发电机的维修需要加强重视。在实践中不断地对风力发电机的运行状况进行掌握，提出准确的故障预测，对我国的风电发电机的发展与安全、可靠地运行提供保障手段。本文将根据风力发电机的结构与原理进行风力发电机产生噪音的原因分析，再利用具体方法对风力发电机组齿轮箱的降噪方法进行研究，通过仿真方法对降噪方法进行仿真研究，经过研究可以得知，组合形态波对风力发电机组齿轮箱降噪方法效果最好，为风力发电机组齿轮箱的优化设计提供優化的借鉴意义。
关键词：风力发电机;齿轮箱;降噪方法
引言作为一种绿色能源，世界各国都青睐于风力发电，并认为它是未来可持续发展的能源领域之一。新能源发电方面的技术突破，持续促进可再生能源的发展，而风力发电是其中增长最快的绿色能源之一。根据我国的大力支持风力发电发展迅速，大型风电机组和风电场的运行都取得巨大成功，但是风力发电机齿轮箱、发电机和主轴等机械传动链经过长时间运转过后会出现故障，从而导致风力发电机长时间停机。近年来由于风电机组由于故障不时的停运，会给企业造成不小的损失。随着我国风电机组装机容量和规模的增加、我国的风电产业越来越重要，只依托传统的人力资源已经不能满足风电企业对风力发电机的检修维护需求。对故障率高的部件进行变速箱诊断，对保证风电安全、可靠、稳定的运行起到了重要作用。由于检测到的故障振动中含有大量的噪声和冲击效应，因此，本文将采用能对风力发电机组齿轮箱降噪方法进行研究。最后通过验证结果的对比，可以看出，组合形态法可以有效地消除噪声干扰，从而准确地诊断出风力发电机组齿轮箱的故障原因。
一、风力发电机组齿轮箱的基本概述
（一）风力发电机组结构分析
风力发电机组一般是由风轮、机舱、塔筒和基础四大部分组成。风力发电机中的风轮是对风能进行捕捉与吸收的关键元件，主要由叶片、轮毂和变桨系统组成。叶片将风能转化为机械能，产生的机械能再由轮毂传递给传动机构。通常情况下，风力发电机是通过调整叶片的旋转角度来调节风机的转速，从而控制风机的输出功率。风力发电机组中的机舱部分主要是由传动系统、发电机、偏航系统和机舱盖以及其他部件组成，传动系统通常由低速轴、齿轮箱和高速轴组成;齿轮箱具有提高主轴转速的作用，可以在低速运行状态下，转变为高速运行状态带动发电机旋转，在这一过程中，就会产生电能，电能由车床底部的换向装置控制，并连接到供电系统。
（二）风力发电机组齿轮箱产生噪音的原因分析
风力发电机组一般地处偏僻，运行环境恶劣，运行条件困难，因此产生的故障难以预测。风力发电机组的内部传动部件可能会出现故障，在本文中我们将重点介绍风力发电机的机械故障，而风力发电机最常见的机械故障之一就是齿轮箱的故障。风力发电机组由于长时间运行和高负荷，齿轮箱故障非常常见，风力发电机中齿轮箱最常见的故障是断齿、轴承磨损和齿轮箱损坏。
二、风力发电机组齿轮箱的贡献量分析
（一）风力发电机组齿轮箱的稳态振动相应分析
基于实际的运行情况，采取软件对风力发电机组齿轮箱的运作过程进行模拟，设置齿轮箱的刚性体动力学建模，根据实际的运行过程对齿轮箱的数据进行设置，仿真计算之后对各轴承的中心位置的荷载曲线进行提取。采用建立的有限元模型进行仿真计算，与莫泰的实验结果进行对比，完成相关设置之后的就可以进行齿轮箱的稳态振动响应结果进行求解。
（二）风力发电机组齿轮箱的莫泰贡献量分析
根据上一步骤的结果得知，齿轮箱振动时的主要贡献模态与齿轮箱的结构响应频率有关，因此对齿轮箱的研究可以选取箱体各壁面具有代表性的节点，对齿轮箱的模态贡献量进行优化整理与分析。
（三）风力发电机组齿轮箱声学面板贡献量的分析
经过软件分析得知，可以确定声学的主要贡献面板，在此基础之上对声学的面板贡献量进行分析，对其进行求解，能够表明结构辐射噪音的能力之外，还与机构固有的结构性能有关之外，还与齿轮箱的结构所能承受的力特征与所在的声环境有关。
三、风力发电机组齿轮箱的降噪方法的设计
（一）小波降噪的方法设计
根据公式对小波降噪方法的设计步骤为：
（1）对齿轮箱的原始噪音信号进行离散采样之后可以得到离散信号;
（2）对采集来的噪音信号进行j层上的小波分解，可以得到信号的小波信号;
（3）接着通过阈值对小波分解系数进行处理，得到新的小波分解信号的系数，在对其进行重构，最终得到进过降噪的信号。
（二）组合形态波方法设计
通过对各种结构元素以及不同的组合形态开、闭运算，提出了一种组合形态学的开闭滤波器，具体式子如下所示：
根据上两式，可以消除齿轮器的原始信号中的峰值噪音，还可以对原始信号的噪音干扰进行有效的滤除，但是单一使用形态学的开、闭运算可能会出现统计偏差现象，因此使用组合形态波降噪方法可以有效的消除原始信号中的噪音干扰，取得有效的降噪方法。
（三）对降噪方法的仿真实验
为了证实本文提出降噪办法对风力发电机组齿轮箱的降噪设计的有效性，进行了Matalab试验。从仿真试验的数据中得出齿轮箱的小波降噪方法的原始信号中的信号尖峰和毛刺包含了多出的断点与突变;对齿轮箱的原始信号进行组合形态学的降噪方法，使振动信号的毛刺现象进行了缓解，而且对原始限号的连续性进行了有效的保证。
四、结论
风力发电机组齿轮箱的噪音进行了消噪的研究。本文根据齿轮箱的贡献量的分析提出了主要是对小波分析降噪与组合形态学降噪方法，对两种方法进行了仿真分析，证实了组合形态学降噪方法的有效性。
参考文献：
[1]王一凡.风力发电机系统建模与早期故障检测[D].秦皇岛：燕山大学，2016.WANGYi-fan.ModelingandEarlyFaultDetectionofWindTurbineSystem[D].Qinhuangdao：YanshanUniversity，2016.
[2]周长学.浅析风电场运营维护[J].黑龙江科技信息，2015（2）：32.
ZHOUChang-xue.Analyzingtheoperationandmaintenanceofwindfarms[J].HeilongjiangScienceandTechnologyInformation，2015（2）：32.
关键词：风力发电机;齿轮箱;降噪方法
引言作为一种绿色能源，世界各国都青睐于风力发电，并认为它是未来可持续发展的能源领域之一。新能源发电方面的技术突破，持续促进可再生能源的发展，而风力发电是其中增长最快的绿色能源之一。根据我国的大力支持风力发电发展迅速，大型风电机组和风电场的运行都取得巨大成功，但是风力发电机齿轮箱、发电机和主轴等机械传动链经过长时间运转过后会出现故障，从而导致风力发电机长时间停机。近年来由于风电机组由于故障不时的停运，会给企业造成不小的损失。随着我国风电机组装机容量和规模的增加、我国的风电产业越来越重要，只依托传统的人力资源已经不能满足风电企业对风力发电机的检修维护需求。对故障率高的部件进行变速箱诊断，对保证风电安全、可靠、稳定的运行起到了重要作用。由于检测到的故障振动中含有大量的噪声和冲击效应，因此，本文将采用能对风力发电机组齿轮箱降噪方法进行研究。最后通过验证结果的对比，可以看出，组合形态法可以有效地消除噪声干扰，从而准确地诊断出风力发电机组齿轮箱的故障原因。
一、风力发电机组齿轮箱的基本概述
（一）风力发电机组结构分析
风力发电机组一般是由风轮、机舱、塔筒和基础四大部分组成。风力发电机中的风轮是对风能进行捕捉与吸收的关键元件，主要由叶片、轮毂和变桨系统组成。叶片将风能转化为机械能，产生的机械能再由轮毂传递给传动机构。通常情况下，风力发电机是通过调整叶片的旋转角度来调节风机的转速，从而控制风机的输出功率。风力发电机组中的机舱部分主要是由传动系统、发电机、偏航系统和机舱盖以及其他部件组成，传动系统通常由低速轴、齿轮箱和高速轴组成;齿轮箱具有提高主轴转速的作用，可以在低速运行状态下，转变为高速运行状态带动发电机旋转，在这一过程中，就会产生电能，电能由车床底部的换向装置控制，并连接到供电系统。
（二）风力发电机组齿轮箱产生噪音的原因分析
风力发电机组一般地处偏僻，运行环境恶劣，运行条件困难，因此产生的故障难以预测。风力发电机组的内部传动部件可能会出现故障，在本文中我们将重点介绍风力发电机的机械故障，而风力发电机最常见的机械故障之一就是齿轮箱的故障。风力发电机组由于长时间运行和高负荷，齿轮箱故障非常常见，风力发电机中齿轮箱最常见的故障是断齿、轴承磨损和齿轮箱损坏。
二、风力发电机组齿轮箱的贡献量分析
（一）风力发电机组齿轮箱的稳态振动相应分析
基于实际的运行情况，采取软件对风力发电机组齿轮箱的运作过程进行模拟，设置齿轮箱的刚性体动力学建模，根据实际的运行过程对齿轮箱的数据进行设置，仿真计算之后对各轴承的中心位置的荷载曲线进行提取。采用建立的有限元模型进行仿真计算，与莫泰的实验结果进行对比，完成相关设置之后的就可以进行齿轮箱的稳态振动响应结果进行求解。
（二）风力发电机组齿轮箱的莫泰贡献量分析
根据上一步骤的结果得知，齿轮箱振动时的主要贡献模态与齿轮箱的结构响应频率有关，因此对齿轮箱的研究可以选取箱体各壁面具有代表性的节点，对齿轮箱的模态贡献量进行优化整理与分析。
（三）风力发电机组齿轮箱声学面板贡献量的分析
经过软件分析得知，可以确定声学的主要贡献面板，在此基础之上对声学的面板贡献量进行分析，对其进行求解，能够表明结构辐射噪音的能力之外，还与机构固有的结构性能有关之外，还与齿轮箱的结构所能承受的力特征与所在的声环境有关。
三、风力发电机组齿轮箱的降噪方法的设计
（一）小波降噪的方法设计
根据公式对小波降噪方法的设计步骤为：
（1）对齿轮箱的原始噪音信号进行离散采样之后可以得到离散信号;
（2）对采集来的噪音信号进行j层上的小波分解，可以得到信号的小波信号;
（3）接着通过阈值对小波分解系数进行处理，得到新的小波分解信号的系数，在对其进行重构，最终得到进过降噪的信号。
（二）组合形态波方法设计
通过对各种结构元素以及不同的组合形态开、闭运算，提出了一种组合形态学的开闭滤波器，具体式子如下所示：
根据上两式，可以消除齿轮器的原始信号中的峰值噪音，还可以对原始信号的噪音干扰进行有效的滤除，但是单一使用形态学的开、闭运算可能会出现统计偏差现象，因此使用组合形态波降噪方法可以有效的消除原始信号中的噪音干扰，取得有效的降噪方法。
（三）对降噪方法的仿真实验
为了证实本文提出降噪办法对风力发电机组齿轮箱的降噪设计的有效性，进行了Matalab试验。从仿真试验的数据中得出齿轮箱的小波降噪方法的原始信号中的信号尖峰和毛刺包含了多出的断点与突变;对齿轮箱的原始信号进行组合形态学的降噪方法，使振动信号的毛刺现象进行了缓解，而且对原始限号的连续性进行了有效的保证。
四、结论
风力发电机组齿轮箱的噪音进行了消噪的研究。本文根据齿轮箱的贡献量的分析提出了主要是对小波分析降噪与组合形态学降噪方法，对两种方法进行了仿真分析，证实了组合形态学降噪方法的有效性。
参考文献：
[1]王一凡.风力发电机系统建模与早期故障检测[D].秦皇岛：燕山大学，2016.WANGYi-fan.ModelingandEarlyFaultDetectionofWindTurbineSystem[D].Qinhuangdao：YanshanUniversity，2016.
[2]周长学.浅析风电场运营维护[J].黑龙江科技信息，2015（2）：32.
ZHOUChang-xue.Analyzingtheoperationandmaintenanceofwindfarms[J].HeilongjiangScienceandTechnologyInformation，2015（2）：32.