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风电机组传动链振动检测与诊断技术应用介绍

发表时间：2020/12/30 来源：《建筑科技》2020年7月上作者：刘继涛

[导读] 风电机组传动链振动检测与诊断基本内容

湖北能源集团新能源发展有限公司检修分公司刘继涛

        一、风电机组传动链振动检测与诊断基本内容
        （一）研究背景
        2008年以来，风电产业进入大规模发展阶段，装机规模不断扩大。随着机组运行时间的延长，老旧机组将陆续出现大部件异常情况。振动检测是风机检修行业的重要技术手段，对风机传动链进行振动信号采集、分析，并据此进行故障特征提取，可提前发现风机早期机械故障，为开展状态检修提供依据。
        （二）研究思路与步骤
       第一阶段：人员培训取证（证书等级分四个等级，国际振动分析师一、二级资质与目前的专业技术条件较为相符）；手持振动分析仪设备采购，根据人员与设备到位情况，开展部分风机传动链振动检测和分析。
       第二阶段：开展振动数据的独立分析工作；建立数据库档案，启动数据分析算法研究工作；开展离线监测系统试点的安装与试验。
       第三阶段：开展离线监测系统试运行及推广工作；开展数据分析算法研究并形成软件，获取相应知识产权；开展振动检测分析相关资质认定工作。
       第四阶段：完善振动检测分析软硬件系统，适时推进市场化。
        （三）诊断方法
        风电机组传动链振动检测分别从主轴、齿轮箱、发电机三大部件进行检测。机型、大部件结构不同，测点数量和测量位置不同，如歌美飒G58风机选取10个测点，联合动力UP86风机选取12个测点，通过测点采集不同部位的振动信号进行分析，分析结果与相关标准（国际风电标准《风力发电机及其组件机械振动的测量和评估标准–含变速箱的陆上风力发电机（VDI3834）》和国家能源行业标准《风力发电机组振动状态监测导则（NB/T 31004—2011）》）进行比对，可以预先发现风机各部件的早中期机械故障，进而合理安排检修计划，避免安全隐患扩大，节约设备维护成本。
具体维护等级定义如下：

（四）振动检测作业流程图

        二、风电机组传动链振动检测在机组运行维护中的作用
        为了保证风力发电机组安全、稳定、高效运行，开展风电机组传动链振动检测研究具有重要意义。
        （一）解决现场重点难点问题
        风电机组因其安装环境与自身结构的特殊性，长期以来，振动都是原因最复杂、最不容易解决的问题，严重时甚至会造成重大设备事故。
如果发现风电机组传动链有异常声响，现场很难通过外观检查找到异常原因，通过振动检测手段的应用，可以准确找到传动链中振动异常部位，有针对性的开展排查工作，可以有效解决现场排查难度大的实际难点和困难。
      （二）提高机组运行的可靠性、安全性
        振动检测分析能够及时、正确地对机组的各种异常振动做出诊断，找到故障部位和原因，指导检修人员采取有效措施，防止重大设备事故的发生，保证风力发电机组安全，可靠地运行。
        （三）降低运维成本
        由于振动检测与诊断分析可以为制定有计划的检修提供依据，缩短检修工期，减少停机损失。同时计划检修可以将事故消除在萌芽阶段，将危害控制在一定的范围内，避免因突发性故障发生造成的经济损失。通过振动检测，可以在故障诊断和状态分析方面积累经验，提高预防性检修能力，减少设备大修频次，有效降低运维成本。
        （四）应用推广价值
        将振动分析手段应用到风电机组偏航系统和变桨系统，可以提前发现机械故障隐患，避免造成更严重的设备事故，同时振动分析手段还可以应用到站用变及无功补偿系统等发电厂大型部件上，找到因安装位置或安装工艺等导致的共振等问题，所以振动检测与诊断技术具有很高的技术延伸价值和推广价值。
        三、应用典型案例
       某场站1号风机发电机轴承振动检测结果：
        发电机驱动端（2017年11月22日测量）：图1解调谱可显见外环故障特征频率及其倍频，且图2加速度谱图可见外环故障特征频率间隔并有1500-3000Hz范围内 “干草堆”底噪，初步诊断为发电机前轴承早-中期损伤。见下图：