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풍력발전기 유성기어박스의 진동 변조 특성을 고려한 진동기반 고장 진단 기법 고찰
하종문(Jong M. Ha),박정호(Jungho Park),오현석(Hyunsoek Oh),윤병동(Byeng D. Youn) 대한기계학회 2015 大韓機械學會論文集A Vol.39 No.7
유성 기어박스의 진동기반 고장진단 기법은 조립 및 제작공차와 하중조건에 의해 결정되는 진동변조특성에 따라 성능을 달리하는 특성을 갖는다. 이 논문에서는 풍력발전기에 장착되어 있는 유성 기어박스의 고장을 효과적으로 진단하기 위해 진동 변조특성을 고려한 고장진단기법을 제안하고자 한다. 리샘플링된 진동신호에 대한 대역 필터링을 사용함으로써 유성기어박스의 진동 변조특성을 규명하고자 하였으며, 진동추출 윈도우함수의 최적위치를 선정하여 활용함으로써 가변적 진동 변조현상에서도 강건한 고장진단을 수행할 수 있도록 하였다. 제안된 고장진단기법의 검증을 위해 2kW 급 풍력발전기 테스트베드가 설계되었으며 기어 치 부분파손이 모사 제작되어 기어박스에 장착되었다. The performance of fault diagnostics for a planetary gearbox depends on vibration modulation characteristics, which can vary with manufacturing & assembly tolerance, and load condition. In this paper, a fault diagnostics technique that considers vibration modulation characteristics is proposed for the effective fault detection of planetary gearboxes in wind turbines. For identifying the vibration modulation characteristics in practice, re-sampled vibration signals are processed with narrow band-pass filters. Thereafter, the optimal position of the vibration extraction window is identified for effective detection of faulty signals under the varying vibration modulation characteristics. The proposed diagnostics technique makes it possible to perform robust diagnostics of the planetary gearbox with regard to the changeable vibration modulation effect. For demonstrating the proposed fault diagnostics technique, a 2-kW WT testbed is designed with two DC motors and gearboxes. A faulty gear with partial tooth breakage is machined and assembled into the gearbox.
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