基于振动测试的大型风力发电机组运行状态 监测研究

发表时间:2020/6/29   来源:《电力设备》2020年第5期   作者:齐春天
[导读] 摘要:当前社会我国国民经济飞速发展,我国社会有了很大的进步发展,在现代化飞速发展的今天,能源、环境方面的问题继续解决。
        (甘肃龙源风力发电有限公司  甘肃酒泉  736100)
        摘要:当前社会我国国民经济飞速发展,我国社会有了很大的进步发展,在现代化飞速发展的今天,能源、环境方面的问题继续解决。许多不可再生资源的使用量较大,导致我国在发展的过程中可能会面临能源枯竭的现象,而一些重工业的发展使用非清洁能源导致环境受到了严重的污染,而现代化发展日益加快的情况下,人民对于生存环境有了更高的要求,一些生态环境方面的问题已经成为了国家快速发展的关键性问题。风能作为一种可再生的清洁性能源,是当前世界各国都着重开发利用的一种资源,而我国也在不断加快风力发电机组的开发使用,在风力发电机组方面进行某些关键性技术的开发,由此促进风力发电的进一步发展。但当前我国在风力发电机组的监测研究方面仍然处于初级阶段,在风力发电机组的监测技术上最为主要的是振动监测,本文中就振动测试的大型风力发电机组的运行状态监测进行深入的研究分析。
        关键词:振动测试;大型风力发电机组;运行状态;监测研究
        一、国内外风力发电的研究现状分析
        能源作为人类社会发展中的重要物质基础,在推动社会发展起到了关键性作用。在过去的很多年内,煤、石油、天然气等化石燃料能源体系很大程度上推动了人类社会的快速发展,但在现代化发展不断加快的情况下,人们的环保意识以及能源节约意识不断增强,这就使得人们认识到了大量使用化石燃料必然会导致资源枯竭、环境恶化的加剧。这就迫切的需要开发新的能源,这种能源需要清洁无污染,同时还要可持续应用,以此才能够保证人类社会的快速进步发展。当前,风能作为一种清洁性可持续发展的新型能源,在世界各国都收到了极大的欢迎,越来越多的国家开始使用风能,当前风能的利用量比水能的利用还要大十倍左右,由此可见风能利用的发展速度之快。而我国风能资源含量丰富,对于风能的利用有着极大的潜力,与其他资源相比,风能的储量较为丰富且不会对环境造成污染,当前风能发电更是成为了电力行业的重要支撑,在未来的发展过程中更是有着极为广阔的前景。对于风能的利用需要使用到风力发电机组,风力发电机组的研究发展已经有了近三十年的历史,因而相关的制造安装技术已经较为成熟,各种大功率的风力发电机组也是层出不穷。当前国内外风力发电机组的安装数量逐渐递增,且增长速度也在不断加快。随着风力发电机组的快速发展,机组的安全运行过程中也成为了风力发电企业所关心的问题,也是当前风力发电机组研究过程中最为重要的问题之一。当前国外风力发电技术发展较快,风力发电设备的研究更是迈上了新台阶,从最初的发电容量较小的第一代风力发电机,发展到当前的第七代风力发电机,在发电容量上有了极大的而提升,国外诸多国家都在致力于最优化的提高风力发电的经济效益,利用现有的技术水平进行设计,并不断提高风力发电相关技术,促进风力发电的进一步发展。我国拥有丰富的风能资源,在诸多地区的风能资源含量都极高,但对于风力发电的起步比较晚,同时相关技术方面仍不完善,这就导致我国风力发电的落后局面。但当前我国政府致力于加快风力发电技术的发展,并加快引入国外先进技术加以研究发展,以此来快速提高我国国产风力发电机组的制造技术。同时也在吸引国外某些公司进行合作生产,由此来引入先进的技术,由此可见,当前我国在风力发电方面存在着一定的缺陷,但国家对于风力发电极为重视,在未来的发展中,风力发电将会快速发展,相关技术不断完善。
        二、基于振动测试的大型风力发电机组运行状态监测分析
        当前我国风力发电中对于大型风力发电机组的应用十分广泛,但由于大型风力发电机组的运行环境较为特殊,因而在运行过程中常会发生某些故障,为了保证风力发电机组的正常运行过程,就需要对此进行运行状态的监测,由此能够有效的排查风力发电机组的故障。

一般的,大型风力发电机组的状态检测有两种方法,包括定期巡视检查和在线状态监测,所谓定期巡视检查即按照规定标准,在规定的时间内需要工作人员携带测试设备到风力发电机组的塔顶机舱采集数据,而在线监测无需工作人员,可以自行进行风力发电机组运行过程中数据的监测,并进行分析得出最终的结果,由此可见,在线状态监测能够节省大量的人力物力,且效果较前者也比较好。就当前我国大型风力发电机组的运行而言,其故障出现的几率仍然比较高,较高的损坏率导致大型风力发电机组运行过程中必须要安装相应的监测设备,进行定期的监测来减少故障的出现,对于大型风力发电机组的运行状态进行监测也是当前风力发电行业的研究重点。
        当前我国在风力发电机组的研究方面还存在着不足之处,许多大型风力发电机组仍需要从国外引入,国内的相关大型风力发电机组设备的研究并未能够大量的进行运行生产,而相关大功率风力发电机组的状态监测系统方面的研究更是极为欠缺。我国大型风力发电机组在状态监测系统方面的却是导致很多故障的出现,这就需要进一步的加大研究,对监测系统的研究投入更多的人力物力,加快我国大型风力发电机组监测设备的研制。参考国外大型风力发电机组运行状态监测设备,可知监测系统的主要任务包括信号的拾取、处理以及监控的决策三方面,其中信号的拾取即是指通过在线状态检测系统的传感器进行风力发电机组基本运行状况的采集,接下来通过信号处理来降所采集的信号转换为数字信号,并将处理好的数字信号传输到监控室,最后一步的监控决策主要做的是计算机将传送的信号数据与风力发电机数据库中数据进行相应的比较,最终分析出风力发电机组的运行状况,并判断其运行状态。风力发电机组的运行过程中往往会在几十米的高空之中,最为主要的设备均在机舱内部,而这也是故障频发的地点,主要容易发生故障的包括叶片、发电机、齿轮箱等,这些都需要严格的进行监测。对于振动监点的选取来说,首先是根据主轴处的轴承承受风轮转动的扭矩以及增速机处的相反扭矩进行判断,并根据不稳定风速以及塔筒效应最终去定了第一个监测点;第三监测点是在高速轴处,该处的振动情况十分严重,同时掉网等对振动测试有着很大的影响,该监测点进行监测时,需要从水平方向、垂直方向以及轴向进行研究,该监测点处的故障出现也比较少,其他监测点也需要根据风力发电机组的情况进行确定。除了所选取的监测点外,对于其他方面的振动情况也要进行监测,需要保证齿轮箱能够安全可靠的运行,因而需要设置相应的齿轮箱润滑检测系统,以此来更好的监测大型风力发电机组的运行状态。大型风力发电机组运行状态监测系统也需要合理的进行传感器的选择,这需要根据测量的对象来进行选取。风力发电机组的检测系统拥有振动保护以及过速保护,能够在振动值大于设定值时进行报警,由此来提示工作人员。此外对于低转速运转的风力发电机组监测点来说。所使用的传感器灵敏度方面有着较为严格的要求,这就需要选择应变式的加速度传感器,提高其效率。此外在其他的传感器监测点也需要根据监测点的转速进行调整,保证传感器能够符合监测点的需求,保证监测系统作用最大化。
        三、结束语
        本文中就基于振动测试的大型风力发电机组的运行状态监测系统进行了分析,从中了解到当前我国风力发电系统的快速发展,相关检测系统技术不断完善,在未来的发展中,风力发电有着广阔的前景,仍需进一步的研究。
        参考文献
        [1]李思,章晓冬,尕藏程林,王文鹏,吴敏.大型风力发电场对华北地区大气影响的数值模拟研究[J].高原气象,2020,39(02):437-444.
        [2]朱希华.电力电子技术在大型风力发电机领域的应用[J].电子技术与软件工程,2019(22):219-220.
        [3]陈云花. 基于振动测试的大型风力发电机组运行状态监测研究[D].内蒙古科技大学,2009.
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