王振

摘 要：風(fēng)能具有清潔、可再生等等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，這也是近年以來(lái)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展的主要原因之一，并且風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)逐漸成為了新能源技術(shù)中的中堅(jiān)力量和代表力量，受到了社會(huì)各界的高度重視。但是風(fēng)力發(fā)電容易受到自然因素的影響，對(duì)于現(xiàn)如今的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)來(lái)說(shuō)，如何高效地保障風(fēng)力發(fā)電機(jī)組良好運(yùn)行是非常重要的一項(xiàng)工作，其中齒輪箱是整個(gè)發(fā)電機(jī)組中的重要機(jī)械傳動(dòng)裝置，其容易受到自然因素影響，進(jìn)而出現(xiàn)一定的故障影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行。因此在后續(xù)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，一方面需要重視齒輪箱運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，另一方面需要對(duì)其進(jìn)行故障診斷，及時(shí)排除故障，保障風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的良好運(yùn)行。故此，在本文中就將針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)進(jìn)行相關(guān)的研究和分析。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電;齒輪箱監(jiān)測(cè);故障診斷;診斷技術(shù);研究分析

前言：隨著時(shí)間的推移，國(guó)內(nèi)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)都實(shí)現(xiàn)了快速的發(fā)展，與此同時(shí)，時(shí)代發(fā)展和社會(huì)大眾對(duì)于不同領(lǐng)域的各項(xiàng)工作也提出了嶄新且更高的要求，其中之一就是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)。目前部分風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，其齒輪箱故障情況頻繁出現(xiàn)，在一定程度上影響到了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的正常發(fā)電，對(duì)于社會(huì)發(fā)展和社會(huì)大眾的日常工作和生活都產(chǎn)生了嚴(yán)重的負(fù)面影響，而且風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的齒輪箱的工作環(huán)境、機(jī)械特性都是相對(duì)特殊的，在這種情況下，針對(duì)風(fēng)電機(jī)組齒輪箱的監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)的研究是十分有意義及必要的，所以，在接下來(lái)的文章中就將針對(duì)其進(jìn)行闡述，希望對(duì)國(guó)內(nèi)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱監(jiān)測(cè)和故障診斷工作起到一定的借鑒作用和效果。

1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱主要故障及其主要特點(diǎn)分析

在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的齒輪箱部分，其內(nèi)部組成相對(duì)復(fù)雜，因此在進(jìn)行安裝、使用、監(jiān)測(cè)的過(guò)程中需要注重其內(nèi)部的構(gòu)造和配合?？偨Y(jié)下來(lái)，目前在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的齒輪箱的主要故障主要具有以下幾個(gè)方面;

1.1齒輪常見(jiàn)故障。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱齒輪的常見(jiàn)故障當(dāng)中主要分為以下幾種，分別是斷裂、 磨損和齒面疲勞等。其中齒輪的斷裂一般情況主要以?xún)煞N形式出現(xiàn)，分別是疲勞斷路和過(guò)負(fù)荷斷裂。之所以出現(xiàn)這種情況，其主要原因是因?yàn)辇X輪經(jīng)常工作，并且具有超負(fù)荷工作現(xiàn)象[1]，由此，齒輪容易出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，后續(xù)就會(huì)出現(xiàn)齒輪斷裂。齒輪的磨損現(xiàn)象是不可避免的一種現(xiàn)象，其中如果齒輪油膜破壞情況下，就容易出現(xiàn)粘著磨損，潤(rùn)滑油中的雜質(zhì)較多的情況下，會(huì)出現(xiàn)磨粒磨損，另外還會(huì)具有概率出現(xiàn)腐蝕磨損現(xiàn)象。最后是齒輪疲勞現(xiàn)象，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱工作過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)一定的點(diǎn)蝕和剝落現(xiàn)象，這都是齒輪的疲勞現(xiàn)象表現(xiàn)。

1.2軸承常見(jiàn)故障。在實(shí)際的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱運(yùn)行過(guò)程中，其軸承部分會(huì)受到徑向荷載和軸向荷載，從中不難看出，軸承部分所承受的工作壓力是比較大的，由此就容易出現(xiàn)故障情況，常見(jiàn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱軸承故障包含軸承振動(dòng)異常、 內(nèi)外圈剝落開(kāi)裂、 保持架斷裂和滾道產(chǎn)生壓痕等等，一旦出現(xiàn)以上幾種情況，軸承的振動(dòng)信號(hào)會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，相關(guān)工作人員可以依據(jù)振動(dòng)信號(hào)變化進(jìn)行故障的診斷和處理[2]。

2風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)概述

2.1齒輪箱監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。為了事先風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，就需要從其振動(dòng)方面著手，利用相關(guān)的設(shè)備采集風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱的振動(dòng)信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行故障特征提取，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行故障診斷，這可以快速地判斷故障來(lái)源和嚴(yán)重程度，而且還能夠事先齒輪箱故障情況的預(yù)防，為了實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)效果的提升，在齒輪箱監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中還需要附帶加入其他風(fēng)力發(fā)電機(jī)組關(guān)鍵部件的監(jiān)測(cè);

筆者提出的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱監(jiān)測(cè)如上圖所示，首先需要在機(jī)組中安裝相關(guān)的傳感器設(shè)備，這樣就能夠時(shí)刻采集到齒輪箱的振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)，并且在此基礎(chǔ)之上還需要安裝噪聲傳感器和溫度傳感器，這樣就能夠針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱進(jìn)行全方位、多角度的監(jiān)測(cè)。在完成數(shù)據(jù)的采集之后，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)處理，將數(shù)據(jù)上傳到web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，這是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱監(jiān)測(cè)的重要基礎(chǔ)，同時(shí)借助數(shù)據(jù)庫(kù)和web服務(wù)器還能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程診斷。

2.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱故障技術(shù)。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱故障診斷方面，筆者建議采取直接測(cè)試兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱振動(dòng)信號(hào)，后續(xù)通過(guò)階比分析和Hilbert時(shí)頻譜結(jié)合診斷技術(shù)，針對(duì)不同的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱故障情況得到具體的診斷結(jié)論;

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，其發(fā)生故障情況下，齒輪箱就會(huì)產(chǎn)生故障的振動(dòng)信號(hào)，這一信號(hào)可以通過(guò)上述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)得到，然后將其送到數(shù)據(jù)采集器當(dāng)中，后續(xù)再送到分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的測(cè)試節(jié)點(diǎn)當(dāng)中，測(cè)試節(jié)點(diǎn)再以無(wú)線方式將信號(hào)傳出到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器當(dāng)中，而眾所周知的，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器當(dāng)中內(nèi)置診斷中心[4]，診斷中心可以采用SVD降噪方式對(duì)信號(hào)實(shí)施處理。在實(shí)踐應(yīng)用過(guò)程中不難發(fā)現(xiàn)，通過(guò)階比分析和Hilbert時(shí)頻譜結(jié)合診斷技術(shù)診斷齒輪箱振動(dòng)信號(hào)方式，能夠得到很好的效果，并且快速得到結(jié)論，通過(guò)局域網(wǎng)送到各個(gè)客戶端前，顯示在用戶面前，這樣用戶就能夠依據(jù)實(shí)際情況采取針對(duì)性的措施對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱故障進(jìn)行處理，使其快速恢復(fù)到健康狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、持續(xù)性的風(fēng)電發(fā)電，依據(jù)實(shí)踐應(yīng)用來(lái)看，這一診斷技術(shù)的應(yīng)用使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱故障診斷準(zhǔn)確率也具有很大的提升。

結(jié)論：綜上所述，就是筆者針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的相關(guān)研究和分析了，從文中闡述內(nèi)容中能夠看出，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱出現(xiàn)故障的概率比較高，并且容易受到外界因素的影響，因此在后續(xù)的風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域需要重視風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的研發(fā)工作，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)齒輪箱故障監(jiān)測(cè)和診斷，為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定發(fā)電、供電打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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