機械軸承振動狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計

【摘要】隨著社會科技的進步，機械化程度也原來越高。在機械運行的過程中，軸承振動發(fā)揮著重要作用，其振動狀態(tài)監(jiān)測也逐漸成為研究人員非常重視的問題。本研究將重點介紹發(fā)電機組的機械軸承振動監(jiān)測系統(tǒng)，并提出一些故障診斷方法。

【關(guān)鍵詞】機械軸承；振動狀態(tài)；監(jiān)測

前言

風力發(fā)電機組對人們的日常生活發(fā)揮著重要作用，隨著社會的用電需求量越來越高，風力發(fā)電機在整個發(fā)電系統(tǒng)的地位也日益顯著。因此人們對其振動狀態(tài)監(jiān)測也逐漸重視起來。風力發(fā)電機與其他機械相比，在結(jié)構(gòu)上有著很大不同，其振動狀態(tài)的正常與否，直接影響到發(fā)電機能否正常運行。因此，需要對發(fā)電機組的振動狀態(tài)監(jiān)測重視起來。

1.發(fā)電機組機械軸承振動狀態(tài)監(jiān)測的意義

隨著社會的發(fā)展，人們對電力的需求越來越高，隨之而來的就是一系列的能源問題。為了節(jié)約能源，當今人們已經(jīng)研究出了許多新型發(fā)電模式，例如水力發(fā)電、火力發(fā)電、風力發(fā)電，這些發(fā)電廠也已經(jīng)在世界的各個角落被建立起來，給人們的生活提供了很大便利。下面將重點介紹風力發(fā)電機組的一些狀態(tài)監(jiān)測。風力發(fā)電機組對環(huán)境的要求比較高，因此很多都建立在偏遠、人少的地方，這樣才能更好的運用風能進行發(fā)電。但是，這些惡劣的環(huán)境就不可避免的導致人們對發(fā)電機組機械軸承振動狀態(tài)的監(jiān)測不能及時有效，在發(fā)電機組發(fā)生故障時也不能及時趕到。而且，現(xiàn)在的情況很多都是在設(shè)備發(fā)生故障之后才能發(fā)現(xiàn)問題，然后相關(guān)人員才開始進行整修，就會導致電路中斷。這些固有因素都導風力發(fā)電機與火力水力發(fā)電機組相比，不具有很強的競爭性。長此以往，不能滿足風能的發(fā)展。風力發(fā)電機組的重要性毋庸置疑，因為對于一些偏遠地區(qū)來說，電纜輸入存在很大問題，只能依靠偏遠地區(qū)的有利地形和風能。風力發(fā)電機組在線監(jiān)測系統(tǒng)是集合了信號采集、在線監(jiān)測以及信號分析于一體的多功能在線監(jiān)測診斷分析系統(tǒng)，在線監(jiān)測和診斷系統(tǒng)能夠及時地發(fā)現(xiàn)運行異常并報警，可對采集到的數(shù)據(jù)進行各種分析處理。因此，進行發(fā)電機組機械軸承振動狀態(tài)監(jiān)測具有重要意義。

首先具有經(jīng)濟性?，F(xiàn)在很多行業(yè)都存在一種現(xiàn)象，就是在問題發(fā)生之后才進行解決，沒有很好的監(jiān)測系統(tǒng)，因為監(jiān)測系統(tǒng)需要很高的運營成本，就以風力發(fā)電機組為例，風電機組惡性事故的發(fā)生，導致無法彌補的損失。這些設(shè)備通常都是很復雜的設(shè)備，而且由于地勢偏遠，需要特殊的設(shè)備才能把它們送到修理廠，這就有很高的運輸和修理成本。而且，電力中斷會導致一些企業(yè)和工廠不能進行正常的生產(chǎn)活動，帶來的經(jīng)濟損失也是無法估計的。而且，現(xiàn)在很多設(shè)備都已成功應用狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)實時監(jiān)測、狀態(tài)分析、故障預警與診斷等功能，這些都為風力發(fā)電機組的振動狀態(tài)檢測提供了很好的技術(shù)支持。

2.風力發(fā)電機組常見的振動故障和分析方法

2.1常見的振動故障

最常見的是振動故障是葉片的振動發(fā)生問題，因為風力發(fā)電機組的原理就是運用風能的運動推動電力的產(chǎn)生，很多時候風力的振動都具有不穩(wěn)定性，這就導致發(fā)電機組的葉片發(fā)生故障。振動總是會產(chǎn)生一定的振幅，在一定的振幅范圍內(nèi)通常不會對設(shè)備產(chǎn)生影響，但是當風力達到一定強度時，就會引起塔臺的共振，引起塔臺的震動，很多情況下都會影響電力設(shè)備的正常供應。而且，對于風力發(fā)電機組附近的居民來說，也會帶來一定的安全隱患，風力發(fā)電機組的現(xiàn)狀決定了這些現(xiàn)象都是不可避免的，因此，相關(guān)人員一定要加強對振動狀態(tài)的監(jiān)測，只有這樣，才能及時檢測設(shè)備運行的狀態(tài)，在發(fā)生一些故障時及時檢測出來，只有及時解決了一些小問題，才能避免更大故障的發(fā)生。如果等到設(shè)備停止運行時才發(fā)現(xiàn)，帶來的損失是無法估量的。

2.2設(shè)備振動的分析方法

振動信號的頻譜分析是研究故障信息的最基本的方法，可提取大部分故障特征。風力發(fā)電機組在運行的時候會產(chǎn)生一定的波譜，因此通過對這些波的幅度進行研究，可以知道風力發(fā)電機組齒輪箱與軸承的運行頻譜，進而得出這些設(shè)備的振動情況，這就是所謂的波譜分析法[1] 。有時候一些故障沒有明確的數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，有經(jīng)驗的專家就會運用模糊診斷方法，也就是根據(jù)其他的一些征兆判斷設(shè)備振動的狀態(tài)。例如在一些波譜分析時，不能得出具體的波動頻率，但是很多情況下振動失常會帶來設(shè)備溫度的升高，因此需要引入其他征兆進行判別，如溫度、電流等參數(shù)變化情況及振動信號的各種趨勢分析等，尤其是同頻故障的診斷更需借助于它與各種相關(guān)量的關(guān)系才能做出正確診斷。除此之外，有時候不能直接的出數(shù)據(jù)，需要進行統(tǒng)計分析。需要把這些振動幅度的數(shù)據(jù)收集起來，然后運用一定的統(tǒng)計方法，如概率分布、離散分布分析方法。將得出來的數(shù)據(jù)放在一起，就可以橫向進行比較，可以看出來各個設(shè)備振動幅度之間的明顯不同，這樣得出來的結(jié)論也更加具有針對性，可以同時得出所有設(shè)備的運行情況。為了提高統(tǒng)計分析的準確性，可以在條件允許的情況下運用一些科學方法，例如科學計算機等，方便又精確。

3.機械軸承振動狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)

3.1智能在線振動監(jiān)測保護系統(tǒng)的設(shè)計思想

現(xiàn)在智能在線振動檢測系統(tǒng)受到了越來越多的人的追捧。原理是利用當代最先進的機械、微電子和自動化技術(shù)，巧妙地實現(xiàn)了信號采集、數(shù)據(jù)存儲、狀態(tài)監(jiān)測、異常保護和故障診斷功能[2]。這種設(shè)備是針對風力發(fā)電機組的特殊運行狀態(tài)提出來的，如果該系統(tǒng)運行正常，可以有效解決風力發(fā)電機組地處偏遠、監(jiān)測不便的問題。發(fā)電機組在發(fā)生故障時停運和在需要停止的時候卻繼續(xù)運行，都會帶來一定的經(jīng)濟損失。該設(shè)備的目的就是將這些損失降低到最小，在故障發(fā)生前及時進行診斷，這樣就可以保護周邊人們的生活和生產(chǎn)安全，同時符合了社會工業(yè)發(fā)展的必然趨勢，可以最大程度的提高社會效益。

3.2智能在線振動監(jiān)測保護系統(tǒng)的技術(shù)

風力發(fā)電機組承受著重要的任務(wù)，它需要監(jiān)測的成分有很多，例如風的方向和風力大小，設(shè)備運行的狀態(tài)，各個機械軸承的振動頻率。它包括很多版塊，例如數(shù)據(jù)采集板塊、智能報警板塊、自動輸入板塊、橫向比較板塊。通過計算機的智能分析，就可以把需要的數(shù)據(jù)直接統(tǒng)計出來，方便相關(guān)工作人員進行管理和監(jiān)測，并針對一些具體情況及時進行調(diào)整。

3.3智能在線故障診斷系統(tǒng)的主要功能和特點

故障診斷系統(tǒng)可以進行自動診斷，它可以自動分析一些檢測系統(tǒng)得出來的數(shù)據(jù)，并自動對這些數(shù)據(jù)進行分析，在無人看守的時候，工作人員只需要對它輸入一些相關(guān)程序，系統(tǒng)就可以自動解決一些簡單的故障問題，這樣就可以使診斷更加具有實效性和及時性，避免更大的損失發(fā)生。但是該智能系統(tǒng)對技術(shù)含量的要求很高，這種診斷系統(tǒng)目前處于試運行階段，還有很長的路要走，相關(guān)研究人員要繼續(xù)努力，使這項造福于人民的智能系統(tǒng)完善和發(fā)展起來。

結(jié)束語

通過以上的分析可以看出，風力發(fā)電機組的機械軸承振動狀態(tài)監(jiān)測具有重要意義，因此國家應該大力鼓勵在線監(jiān)測系統(tǒng)和診斷系統(tǒng)的研究，進一步提高監(jiān)測系統(tǒng)的完善性和技術(shù)性，只有這樣，才能維護風力發(fā)電的正常運行，才能更好地造福于人類。

參考文獻

[1]王瑞闖，林富洪.風力發(fā)電機在線監(jiān)測與診斷系統(tǒng)研究[J].華東電力，2009.

[2]龔敏明，王占國，郭宏榆.風力發(fā)電機組振動監(jiān)控與分析系統(tǒng)的研究[J].生產(chǎn)一線，2009.

作者簡介

張守權(quán)，男（1974年3月-），黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學院實訓中心，工程師，從事機械工程研究。