浏览72次
时间：2021年11月16日 08:59
摘. . 要：风电机械设备故障诊断，借助振动分析，起到的效果和作用非常突出，如分析机械存在不平衡性、不对中等。因此，本文针对振动分析在风电机械设备故障诊断中的研究给出了进一步解析。
关键词：风电机械设备；故障诊断；研究解析
首次工业革命之后，人们便开始对煤以及石油等化石能源进行应用，但因为思想观念落后，环保意识不足，对其进行过度开采和应用，使得能源和环境之间产生的冲突和矛盾非常剧烈。因此，开始出现环境恶化等情况，对世界能源结构应用情况产生了严重影响。目前，新能源的使用是未来的发展趋势，会占据更大的主导地位。例如：风、水、原子以及太阳能源结构已经对一些化石能源进行了取代，成为全新的低碳能源结构。
1、风力发电主要机械结构分析
对于风力发电机的应用，最主要的功能便是通过叶轮被驱动，使风的动能与电能之间得到有效转换，叶轮会促使主轴发生旋转，与网络上发电的发电机额定速度连接。目前，风力发电机一般的风速启动为每秒三米。
2、风力发电机组安装故障振动分析
2.1 机械存在不平衡性
一旦风力发电机当中的旋转中心并没有一致于组件中轴当中的重心，那么轴旋转过程中，便会有机械不平衡问题发生。造成机械不平衡的关键性因素便是转子部件有结垢发生，且转子部件存在变形和弯曲。在对风力发电机进行长时间运行测试之后，明确了出现机械失衡故障的关键特征波形以及频谱图包括：（1）主振动频率属于旋转频率（2）振动属于正弦（3）有较大的径向振动幅度，几乎不存在轴向振动（4）幅度和频率之间的比例为正比（5）比较稳定的振幅峰值以及谐波幅度会在基频上有所反应，且振幅会超过基频三倍，并不是非常大，所以不容易看见。但是，如存在不平衡的误差，因为误差的径向振动比较大，且轴向振动比较小，能够被传感器识别（6）振动幅度与速度属于正比例关系，简单来说便是降低速度之后，以相同的比率将振动的振幅减少，可以非常快速的确定为不平衡。如果二次谐波的存在量比较大，三次谐波以及其他指示有位移情况，需要先对这些故障进行纠正，之后再对平衡性实施检查（7）如果有低频的拍振成分存在，并伴有其他故障，需要对电动机转子是否有损坏情况进行检查，并查看轴承情况（8）如果因为微小的速度变化，造成比较大的变化情况，也会有共振情况发生（9）如果存在非常强的垂直振动，可以将底座削弱，如有比较强的轴向振动，会对偏移进行显示。
2.2 不对中
在对风力发电机安装之后，离合器两侧的高速齿轮轴会不匹配于转子轴的轴向旋转线，便会有相对位移情况发生。不对中问题的产生，是因为组装设备过程中，没有对准两个轴末造成的，包括的类型有：
（1）平行位移：每次旋转驱动轴，都会造成动轴发生两个径向振动，所以因为位移产生的振荡频率，会超过轴速度大概两倍。（2）角位移：
角度不对中，会对输入轴以及输出轴的角度进行改变，使联轴器有额外弯矩发生。此外，弯矩的方向会因为轴发生旋转，伴有两个冲击以及轴向力产生。如果有平行位移和角位移同时出现，那么会一起产生径向和轴向振动。
3、分析风电机组故障方法
3.1 采集振动信号
振动传感器，最关键的功能便是把振动速度、振动加速度等机械振动进行转换，使其成为需要使用的电信号。具体的原理为：借助传感器内部设置的压电换能器元件以及弹簧锤，使得机械振动得到转化，成为相应的电信号，之后放大电信号，借助运算放大器当中的电路，当作模拟振动信号，最后输出即可。二进制数据振动信号，在收集过程中一般会利用冲击力以及加速度完成，所以压电元件会被当做传感器内部设置的传感器元件。
3.2 风力发电机测量点的定位
开展振动分析以及相应的监测工作，可以使相关人员对风力发电机的故障类型进行确定，并且在不对风力发电组件进行拆除的状况下，明确故障的大致位置。该项工作，可以对变速箱当中齿轮以及轴承的主要部件、发电机前轴承、后轴承和轴承进行检查，并给予演示。结合风力发电机的具体特征、以往的实践经验等，能够对常见的测量点进行确定，之后结合不同结构的风力发电机，尽管存在不同的测量点，但大概类似。
3.3 风力发电机振动信号的收集
依照分析思路对科学的测量点进行确定，可以在最合适的位置放置好振动传感器，之后对振动信号进行收集。测量点的位置挑选越科学、采用的设备越准确，振动监测以及诊断故障的分析成功率便会越高。对于位置的选择原理，具体为传感器可以对震动数据直接记录，所以传感器需要在靠近被测设备的存储区域当中安装。因为风力发电机的机械部件非常多，高频信号会混合低频信号，且高频振动的传播并没有任何方向性，所以只在一个方向对高频信号进行收集即可。
在明确风扇部件型号之后，确定其参数，如把机械尺寸进行替换，应用特性损坏频率公式，之后结合风力发电机的运行速度，可对其频率进行明确。
频谱分析：可以对损坏的位置和程度进行确定。其一，对各个测量点当中的波形进行查看，从而明确最大的振动幅度，将最大值比较标准的警报值，并依照振动值大于标准值的程度，明确严重性；其二，针对各个测量点当中的时域波形，把收集好的傅里叶测量点速度振动加速度信号进行转换，使其成为频率范围以及频谱包络；其三，对频率范围具体的波形进行查看，之后通过频谱图，明确相应的频率转换以及谐波，结合特定表现形式以及具体的属性，对这一错误是否因为安装造成的机械故障进行明确，之后，在频谱图当中，对各个分量的损伤、振动频率、谐波频率进行明确，如存在特征频率，便说明相应的组件存在故障。
4、结语：
在科技发展的带动下，振动分析技术正在逐步优化，更加成熟。
目前，对于振动诊断和系统控制技术的使用，已经在更多的领域当中得到使用，产生的精准性非常理想，其价值、作用十分突出。
参考文献：
［1］王洪亮 , 刘倩 . 振动分析在风电机械设备故障诊断中的研究[J]. 商品与质量 , 2020, 000(008):67.
［2］杨滨源 , 王玉 , 王小康 . 基于振动信号分析的风电机组故障诊断研究 [C]// 风能产业 (2018 年 3 月 ). 0.
