劉洪濤 左德發(fā)

摘要：在對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)備故障進(jìn)行分析的過(guò)程中，對(duì)振動(dòng)監(jiān)測(cè)分析技術(shù)進(jìn)行有效應(yīng)用，能夠準(zhǔn)確掌握風(fēng)機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)以及具體的運(yùn)行特征。從而對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不同部件的運(yùn)行頻率和故障頻率進(jìn)行準(zhǔn)確采集，并對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)和即將出現(xiàn)的故障種類等進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。方便開(kāi)展有效的故障維護(hù)工作，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行安全。

關(guān)鍵詞：振動(dòng)分析;風(fēng)電機(jī)械設(shè)備;故障診斷

一、振動(dòng)分析理論概述

雖然我國(guó)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展速度比較快，裝機(jī)量也比較大，但是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的推廣和應(yīng)用起步相對(duì)較晚。國(guó)內(nèi)有些公司在對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，使用的監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)并不成熟，影響了監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。目前，比較常用的風(fēng)電機(jī)組監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)主要包括以下幾種：第一，針對(duì)大型風(fēng)電機(jī)組研發(fā)的HET-P在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)以及診斷系統(tǒng)能夠?qū)Υ笮惋L(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行全面監(jiān)督。第二，在風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)電站的計(jì)算機(jī)上安裝在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)程序運(yùn)行，工作人員可以直接利用監(jiān)測(cè)程序?qū)︼L(fēng)機(jī)的具體運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)械設(shè)備是否存在故障進(jìn)行判斷。第三，離線振動(dòng)監(jiān)測(cè)分析與振動(dòng)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)能夠?qū)︼L(fēng)電機(jī)械設(shè)備的具體運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全面掌握，同時(shí)可以準(zhǔn)確定位故障，確定故障的嚴(yán)重程度。并對(duì)故障發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，有利于開(kāi)展后續(xù)故障控制和管理工作。第四，在風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈上的在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)可以對(duì)傳動(dòng)鏈的具體故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并且能夠準(zhǔn)確掌握傳動(dòng)鏈部件的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)風(fēng)機(jī)可能會(huì)出現(xiàn)的故障問(wèn)題有效預(yù)測(cè)，確定故障部位。在故障發(fā)生初期可以及時(shí)進(jìn)行人工修正以及預(yù)測(cè)性維護(hù)，保證機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量以及穩(wěn)定性[1]。

目前，在我國(guó)風(fēng)電機(jī)械設(shè)備故障診斷過(guò)程中對(duì)振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用，主要包括定期離線監(jiān)測(cè)技術(shù)與在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)兩種。其中定期離線監(jiān)測(cè)技術(shù)主要利用振動(dòng)數(shù)據(jù)收集器完成機(jī)械設(shè)備振動(dòng)信號(hào)采集工作，并利用頻譜分析完成數(shù)據(jù)分析工作，可以獲取振動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果。而在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)主要利用提前安裝的振動(dòng)傳感器實(shí)時(shí)采集不同測(cè)點(diǎn)的具體振動(dòng)信號(hào)。如果風(fēng)電機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障，可以及時(shí)獲取故障發(fā)生的振動(dòng)信號(hào)，并報(bào)警處理。經(jīng)過(guò)專門的工作人員分析可以準(zhǔn)確定位故障，并判斷故障的損傷程度。一般情況下，在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括計(jì)算機(jī)分析儀、傳感器數(shù)據(jù)、傳輸線纜等設(shè)備，在應(yīng)用過(guò)程中需要加強(qiáng)振動(dòng)傳感器布置工作，保證振動(dòng)傳感器數(shù)量恰當(dāng)，提高振動(dòng)信號(hào)采集質(zhì)量。

二、在風(fēng)電機(jī)械設(shè)備故障診斷中振動(dòng)分析的具體應(yīng)用

利用振動(dòng)分析方法對(duì)風(fēng)電機(jī)械設(shè)備故障進(jìn)行診斷時(shí)，需要根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的實(shí)際情況加強(qiáng)數(shù)據(jù)采集工作，并根據(jù)具體的需求完成風(fēng)機(jī)振動(dòng)分析，對(duì)故障進(jìn)行準(zhǔn)確定位，判斷故障程度，預(yù)測(cè)故障的具體發(fā)展趨勢(shì)。這樣才能夠提出有針對(duì)性的維修建議，之后采集風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)振動(dòng)數(shù)據(jù)，在拆解后需要對(duì)分析方法的可靠性和準(zhǔn)確性進(jìn)行有效驗(yàn)證。一般情況下，在振動(dòng)分析方法應(yīng)用過(guò)程中，需要從以下方面出發(fā)，保證該方法能夠充分發(fā)揮作用：

1.風(fēng)機(jī)振動(dòng)信號(hào)采集作業(yè)

在數(shù)據(jù)采集之前必須確定最合適的測(cè)點(diǎn)，將振動(dòng)傳感器安裝在合適位置并采集振動(dòng)信號(hào)，測(cè)點(diǎn)位置越合理，獲取的數(shù)據(jù)越準(zhǔn)確，能夠在最大程度上提高故障診斷的準(zhǔn)確率以及成功率。一般情況下，在振動(dòng)傳感器位置選擇過(guò)程中，要保證傳感器可以直接獲取振動(dòng)數(shù)據(jù)。因此，要盡可能接近被測(cè)設(shè)備的承載區(qū)域或者在最大載荷方向。風(fēng)機(jī)內(nèi)部機(jī)械部件相對(duì)較多，高低頻信號(hào)也比較混雜，其中高頻振動(dòng)傳播并無(wú)方向性，一般需要采集一個(gè)方向上的高頻信號(hào)。

2.獲取風(fēng)電機(jī)組部件運(yùn)行參數(shù)

及時(shí)確定風(fēng)機(jī)部件的具體型號(hào)，并獲取風(fēng)機(jī)在正常運(yùn)行過(guò)程中，不同部件的具體參數(shù)，將其帶入到公式中獲取風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障后的特征頻率。之后需要根據(jù)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行速度對(duì)工作頻率進(jìn)行準(zhǔn)確確定。

3.進(jìn)行頻譜分析

完成頻譜分析是振動(dòng)分析在故障診斷中的主要內(nèi)容。一般需要對(duì)頻域圖中的不同振動(dòng)頻率、幅值、邊額等進(jìn)行準(zhǔn)確分析。從而完成故障定位，判斷故障的具體程度。在振動(dòng)分析過(guò)程中，需要對(duì)每一個(gè)測(cè)量點(diǎn)的時(shí)域波形進(jìn)行觀察，獲取振動(dòng)幅值最大值，并將最大值與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)部位的報(bào)警值進(jìn)行對(duì)比。如果振動(dòng)最大值超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值代表存在故障，可以利用超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值的多少對(duì)故障的嚴(yán)重程度進(jìn)行判斷。除此之外，需要對(duì)每一個(gè)測(cè)點(diǎn)的時(shí)域波形進(jìn)行分析，主要是利用軟件將采集到的測(cè)點(diǎn)速度、加速度、振動(dòng)信號(hào)利用傅里葉變換使其轉(zhuǎn)變?yōu)轭l域圖與包絡(luò)譜。對(duì)相關(guān)的頻域波形進(jìn)行觀察獲取頻譜圖內(nèi)的轉(zhuǎn)頻和相關(guān)諧頻。并根據(jù)具體的形式與特征對(duì)故障類型進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，之后需要以頻譜圖中的具體情況為基礎(chǔ)，對(duì)不同部件故障振動(dòng)頻率和諧頻進(jìn)行分析，獲取故障問(wèn)題的具體情況[2]。

4.確定故障情況

在振動(dòng)分析過(guò)程中需要分析機(jī)械設(shè)備故障的嚴(yán)重程度，并根據(jù)故障的具體情況提出有針對(duì)性的可靠的維修計(jì)劃。例如對(duì)只需要進(jìn)行維護(hù)作業(yè)的，可以開(kāi)展?jié)櫥蛘咔逑垂ぷ?對(duì)需要更換部件的需要及時(shí)采購(gòu)配件，風(fēng)機(jī)運(yùn)行風(fēng)速變小時(shí)可以及時(shí)更換部件，降低維修成本和時(shí)間，提前排除故障，確保風(fēng)機(jī)能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，加強(qiáng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的推廣和應(yīng)用具有至關(guān)重要的作用。為了保證風(fēng)電機(jī)組能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要重視智能診斷和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)的充分應(yīng)用。在對(duì)風(fēng)電機(jī)組設(shè)備故障進(jìn)行診斷時(shí)，對(duì)振動(dòng)分析技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，可以在一定程度上提高故障診斷的準(zhǔn)確率以及可靠性，為故障排查與維修方案提供準(zhǔn)確的參考依據(jù)。在對(duì)振動(dòng)分析技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，需要根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)備的具體運(yùn)行情況，引入振動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)。并根據(jù)相應(yīng)的工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)振動(dòng)分析方法進(jìn)行總結(jié)，保證振動(dòng)分析工作的標(biāo)準(zhǔn)性和規(guī)范性，提高故障診斷結(jié)果的可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫強(qiáng). 振動(dòng)分析在風(fēng)電機(jī)械設(shè)備故障診斷中的研究[D]. 山東大學(xué)， 2020.

[2]王洪亮， 劉倩. 振動(dòng)分析在風(fēng)電機(jī)械設(shè)備故障診斷中的研究[J]. 商品與質(zhì)量， 2020， 000（008）：67.

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