[发明专利]风力发电机组齿轮箱行星传动系统FMECA分析方法

说明书

本发明公开了一种风力发电机组齿轮箱行星传动系统FMECA分析方法，包括以下步骤：S1、对风力发电机组齿轮箱行星传动系统进行故障模式影响分析，得到故障原因分析结果；S2、建立风力发电机组齿轮箱行星传动系统的故障树；S3、进行FMECA分析，考虑多故障模式叠加的情况计算发生率和探测度；S4、在风力发电机组齿轮箱行星传动系统故障树基础上进行最小割集分析，引入权重系数，评估风险优先数，计算权重风险优先数，确立系统失效新的优先顺序。本发明以风力发电机组齿轮箱行星传动系统为研究对象，以故障树最小割集对其多故障模式进行表征，结合权重法和风险优先数法，对其进行定性分析和定量分析，计算权重风险优先数，得到其影响最重要的故障模式。

技术领域

本发明属于可靠性分析领域，特别涉及一种风力发电机组齿轮箱行星传动系统故障模式、影响及危害性分析(FMECA)方法。

背景技术

二十一世纪，随着风力发电领域快速发展，风能是利用最广泛的清洁能源，随着对新能源的不断开发利用，风力发电已经逐渐成为解决当前能源紧缺和环境污染的有效手段，成为目前增长速度最快的能源之一。如今，风力发电机组正朝着高效率、低成本和大型化的方向发展，对风力发电机组的可靠性和安全性也提出越来越高的要求。

齿轮箱是大型风力发电机的重要组成部分，长期运行在沙尘、户外、潮湿、变速、振动、启停、制动等复杂恶劣的工况环境中，这些恶劣的工况环境往往会导致齿轮箱行星传动系统发生剧烈振动，发生点蚀、磨损、腐蚀、断裂、胶合等故障。

行星传动系统作为齿轮箱的关键易损部件，主要由3个行星轮和1个太阳轮组成，如果发生装配误差等使齿轮受力不均匀，将严重影响齿轮箱的正常工作，影响风力发电机组的寿命，因此保障其可靠性可以延长风力发电机的使用寿命并降低维修成本。故障模式影响及危害性分析(FMECA)是分析系统中每一产品所有可能产生的故障模式及其对系统造成的所有可能影响，并按每一个故障模式的严重程度及其发生概率予以分类的一种分析方法，因此开展齿轮箱行星传动系统的FMECA可以提高其可靠性。

传统的故障模式分析只考虑单个故障对系统的危害程度影响，对大型复杂系统，由于存在多个组件故障，可采用基于最小割集的方法评估多故障模式的影响。综合考虑多故障模式的影响，比传统的考虑单个故障模式对系统的影响得到的结果更准确合理。对行星传动系统进行故障树分析(FTA)，可以得到最小割集，然后在最小割集的基础上进行危害性分析。对于行星传动系统这样的不可修系统，在运用风险优先数法(RPN)进行危害性分析时，严重度(S)、发生率(O)、探测度(D)这三个因素中，发生率(O)显然比探测度(D)重要，故不能忽略这三个因素的权重不相等这个事实，因此可以通过引入权重风险系数将RPN和权重系数相乘来扩展RPN。权重风险系数用来表征系统内故障原因的重要性，考虑权重风险系数对于系统故障的风险排序更合理。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结合多故障叠加的方法，进行定性分析和定量计算，联合一种权重风险优先评价方法对风力发电机组齿轮箱行星传动系统故障模式进行重新排序，在多故障叠加后得出更准确的风力发电机组齿轮箱行星传动系统风险优先数。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：风力发电机组齿轮箱行星传动系统FMECA分析方法，包括以下步骤：

S1、故障模式及影响分析：以风力发电机组齿轮箱行星传动系统为研究对象，对风力发电机组齿轮箱行星传动系统进行故障模式影响分析(FMEA)，分析系统中每一零部件所有可能出现的故障模式，得到故障原因分析结果；

S2、根据步骤S1中得到的风力发电机组齿轮箱行星传动系统故障模式及影响分析模型，建立风力发电机组齿轮箱行星传动系统的故障树；

S3、进行FMECA分析，考虑多故障模式叠加的情况计算发生率和探测度；