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風力發電機組齒輪箱故障診斷

2009-02-16 來源:國家風力發電工程技術研究中心 瀏覽數:3570

    采用狀態監測系統對風電機組齒輪箱高速端的速度、加速度、溫度進行檢測,發現數據異常,經開箱后發現齒輪油已嚴重污染,齒輪齒面已有磨損。
    探測器自動把這些讀數與預設參數作比較,當發現超出正常值限時立即向操作人員發出警報。從探測器上發出的讀數可立即顯示和存儲在數據管理器上,數據管理器主要作用是輸入、存儲和對機器狀態進行檢查。可簡化數據的收集、存儲和分析,繪制出歷史趨勢曲線。
    風力發電機組由風輪、齒輪箱及發電機等組成。為了捕獲風資源的需要,整個旋轉軸系安裝在幾十米高的塔架上,這就給機組各部位的測量帶來不便。而系統的數據采集部分狀態探測器和數據管理器便于隨身攜帶,因而十分適合對風電機組的重點部位進行狀態測量。
    1) 系統優勢
    ①  狀態探測器既可單獨使用,又可與數據管理器聯合使用。當單獨使用時,根據報警信號可對機組測量點的實時狀態馬上作出判斷,十分方便。當需要了解機組運行當中的某個過程時,將采集到的數據傳到MDM中進行保存,然后再進行詳細分析。
    ② 由于系統的測量數據既包括振動速度,又包括包絡加速度,因此我們不但可以發現低頻到中頻的故障如不平衡、不對中、轉子彎曲、松動等,又可檢測到軸承及齒輪的缺陷,這一點對風電機組尤為重要。此外,對溫度的測量,可以幫助分析軸承溫度,對故障的判斷起到一定的幫助作用。
    2) 系統的不足
    系統作為一種較為簡易的狀態監測產品,其分析和診斷功能較為薄弱。通過對測量數據進行趨勢分析,我們僅能看到其在一段時間內的總體水平;如果發現了某些測量點的數值超出報警限值,也僅能做出一個早期故障的判斷,而對于故障的具體來源及原因便無從得知,這時就需要借助更為先進的工具,來做進一步的分析,如FFT頻譜分析、頻譜趨勢分析、時間波形分析等,以便對故障做出準確判斷。
    3)由于現階段對風力發電機組的狀態監測所作的工作還非常有限,因此我們在設定測量值的報警限值時還有一定的困難。設定準確的報警水平既需要有機組振動監測的經驗,又需要有被監測機組正常振動水平的經驗,只有當我們了解了正常的振動水平,才會發現機組的異常振動。這就需要我們對機組的每個測量點作長時間的監測,收集其振動發展趨勢信息。當測量點的振動趨勢表明機組處于一個持久的良好工作條件時,就可把報警值設定在這個趨勢水平之上。此外,當對機組進行修理后,如果必要的話,也需要對報警水平進行調整。
    3.現場測量點的選擇
    根據目前風電機組的實際運行情況,通常齒輪箱齒輪及其軸承、發電機及其軸承是較容易發生故障的部件,因此在常規的監測中,可將齒輪箱前后軸承、發電機前后軸承分別作為測量點。這樣做是基于如下的考慮:
    1) 當機組的主要軸承失效時,機組就得停機。監測軸承的振動可以較早發現軸承故障,這就為及早安排必要的維修提供了寶貴的時間。
    2) 由于軸承承載著機器的負荷,許多典型的機械問題如不平衡、不對中、松動等都會將振動信號傳給軸承。因此通過監視軸承的振動,就會同時發現上述典型機械故障及軸承缺陷。 

【延伸閱讀】

標簽:

閱讀上文 >> 風力發電系統中的IGBT 壽命期望--基于雙饋感應電機
閱讀下文 >> 真空導入工藝在葉片制造中的應用

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