风电机组在线振动监测系统及现场应用

《风电机组在线振动监测系统及现场应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、万方数据第30卷第6期2010年12月振动、测试与诊断JournalofVibration，Measurement8．DiagnosisV01．30No．6Dec。2010风电机组在线振动监测系统及现场应用盛迎新，周继威(中能电力科技开发有限公司北京，100034)摘要基于振动分析领域中频谱分析和包络谱分析方法，研制开发了风电机组在线振动监测系统，该系统能够有效诊断风电机组传动部件(主轴、齿轮箱、发电机)的故障及损伤，及时给出设备运行状态报告，提供合理的维修建议，对现场设备进行科学管理，缩短了非计划停机时间，提高了风电机组的可利用率。关键词振动故障可利用率风电机组在线振动监测系统中

2、图分类号TP23TK83THl32引言风电机组工况与一般机械相比较为复杂，时常在变速变载的条件下工作，受到风产生的扭矩、弯矩和轴向推力的作用，其部件容易发生变形，产生附加的结构应力。这些力作用在轴承上，极易产生各种故障隐患。风电机组在线振动监测系统在风电机组各部件(齿轮、轴、轴承)损坏之前，便能给出设备的运行状态报告进行预报警，使现场人员能够制定合理的维修计划，及时对设备进行维修，从而避免了由损坏部件的运转造成关联部件的损伤。1系统组成风电机组在线振动监测系统主要包括软件和硬件两部分。软件部分包括前置机数据传输软件和诊断分析软件，如图1所示；硬件部分包括振动传感器、8通道数据采集仪

3、、现场服务器和中心服务器。图l在线振动监测系统软件部分组成图收稿日期：2010—03—11；修改稿收到日期：2010—04—262系统功能介绍2．1振动分析原理任何机械设备的正常运转都会产生机械振动，振动分析方法阻23就是求解设备各部件的振动特征频率，并根据特征频率将设备各部件的振动区分开来，从而对设备的故障进行定位分析与诊断。2．2振动分析流程振动分析数据处理流程如图2所示，频域处理所包括的速度谱分析是将加速度传感器得到的加速度信号经过数字积分得到速度信号，再进行分析。图2振动分析数据处理流程图2．3测点部置进行准确振动分析必须遵循如下的测点选择原万方数据704振动、测试与诊断第

4、30卷则‘引：一是能够反映真实振动情况的部位；二是尽可属于一般故障状态。能靠近轴承的承载区，轴承到传感器之间有坚实金属。风电机组机械传动部分主要由主轴、齿轮箱、发电机组成。在各部件轴承位置安放振动加速度传感器采集它们的加速度信号，同时在主轴叶轮端安放转速传感器采集机组的转速信号。2．4数据采集根据各部件转速的不同设定相应的采样率，实时采集各部件的振动数据。根据采集周期的不同，可以分为实时数据和波形数据。实时数据主要是反映部件整体振动状态的时域振动指标，波形数据主要是存储一段时间内的振动数据。图3即是在某风电场机组上采集到的时域振动数据信息，其波形即为采集到的波形数据。图3现场服务器

5、时域振动波形数据2．5数据上传传感器采集到的振动数据传至采集仪，再通过电缆传输由机舱顶部传至机舱底部，经由光纤转换设备通过机组备用光纤传至主控室现场服务器，最后通过互联网将数据上传到诊断中心服务器。其结构如图4所示。2．6时域分析现场数据上传到诊断中心服务器，首先经过时域处理，时域处理方法主要涉及以下指标：均值、方差、标准差、均方值、有效值、峰值、峰峰值、波形指标、峰值指标和脉冲指标。通过时域指标统计，可以进行定性诊断，却无法指出具体的故障部位。选取有效值，如图5所示的概貌图中实时显示设备各部件的振动总值来反映它们的振动水平。设定不同级别的阈值：报警阈值和警告阈值，笔者在风电场采用

6、离线振动设备对现场近300台次10余种机型风电机组振动数据进行分析，对振动阈值不断地调整和修改，总结出不同机型机组相应的阈值。低于报警阈值属于正常，高于警告阈值属于严重故障状态，中间阶段图4数据传输结构图图5机组各部件振动总值概貌图2．7频域分析2．7．1传统频谱分析法传统的频谱分析方法是基于O～2kHz的较低频率范围，这类方法通常用来检测不平衡、不对中、机械松动和共振等机械问题，只有当轴承严重损坏时才能被检测到。图6是时域数据经过传统频谱处理方法得到的结果。p∞●g∑理坚{

7、Hz图6时域数据传统频谱处理结果2．7．2包络谱法当设备发生损伤类故障时会产生周期性的冲击振动，从而产生带

8、宽较宽的冲击信号。当这种故障比较严重时，它会激起系统本身、其他零件或传感器的固有振动，这时信号是以故障信号和其他零部件的万方数据第6期盛迎新．等：风电机组在线振动监测系统及现场应用705蠹h运0．10}

9、、_馨篙选盘幽通照盐幽盛迭图7时域数据包络谱法处理结果3现场应用某机组运行时发电机驱动端存在异常的振动和噪声，载荷越大。振动噪声也越大。为了对故障源进行定位，笔者安装了在线振动监测系统。发电机驱动端轴承型号为SKF6324。风电机组部件所应用的轴承均为滚动轴承，包括外