風(fēng)電機(jī)組振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障診斷研究

趙飛

摘 要：隨著各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，風(fēng)電機(jī)組的裝機(jī)容量不斷增加，且單機(jī)容量也越來(lái)越大。在運(yùn)行過(guò)程中，由于受到各種因素的影響，風(fēng)電機(jī)組的傳動(dòng)系統(tǒng)很容易出現(xiàn)各種各樣的故障，尤其是振動(dòng)故障的發(fā)生率較高。主要對(duì)風(fēng)電機(jī)組振動(dòng)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電機(jī)組；振動(dòng)監(jiān)測(cè)；故障診斷；協(xié)議通信

中圖分類號(hào)：TM315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.08.140

風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行的工作環(huán)境大多比較惡劣，且由于風(fēng)速的不穩(wěn)定性較高，使其在處于交變負(fù)載的作用下時(shí)，機(jī)組的傳統(tǒng)系統(tǒng)等部件很容易受到損壞。此外，因安裝地區(qū)偏遠(yuǎn)，導(dǎo)致維修困難。因此，做好風(fēng)電機(jī)組的振動(dòng)監(jiān)測(cè)和故障診斷工作是非常必要的，本文主要對(duì)此進(jìn)行分析和研究。

1 總體設(shè)計(jì)

在開展風(fēng)電機(jī)組的振動(dòng)監(jiān)測(cè)和故障診斷的過(guò)程中，最主要的目的是通過(guò)應(yīng)用各種監(jiān)測(cè)方法對(duì)相關(guān)的檢測(cè)信息進(jìn)行分析、判斷，從而對(duì)被測(cè)對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)有正確的了解，以便于在相應(yīng)部件出現(xiàn)故障前實(shí)施警告、報(bào)警等處理，這對(duì)保證風(fēng)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行具有非常重要的作用，能有效提升機(jī)組的運(yùn)行可靠性。針對(duì)風(fēng)電機(jī)組實(shí)際的運(yùn)行特點(diǎn)，所設(shè)計(jì)的風(fēng)電機(jī)組振動(dòng)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)應(yīng)具備下列功能：能方便各種信息的存儲(chǔ)和管理；具有友好的人機(jī)交互界面，方便操作；具有可靠的數(shù)據(jù)傳輸和交流方式；在進(jìn)行信息處理的過(guò)程中具有良好的實(shí)時(shí)性；在開展風(fēng)電機(jī)組的振動(dòng)監(jiān)測(cè)過(guò)程中具有一定的連續(xù)性，以便獲得被監(jiān)測(cè)對(duì)象相關(guān)的連續(xù)信息；能獲取相關(guān)的有效信息，可準(zhǔn)確地對(duì)風(fēng)電機(jī)組中的各個(gè)部件開展連續(xù)監(jiān)測(cè)，尤其是要能做好一些關(guān)鍵部件的信息監(jiān)測(cè)工作，其中，傳統(tǒng)系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)前、后端、齒輪箱和主軸都是重點(diǎn)監(jiān)測(cè)對(duì)象。

在風(fēng)電機(jī)組振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了保證其能滿足相關(guān)的功能需求，所設(shè)計(jì)的振動(dòng)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)由監(jiān)控維護(hù)集成模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、數(shù)據(jù)采集模塊和前端采集設(shè)備四個(gè)部分組成。其中，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器模塊和監(jiān)控維護(hù)集成模塊主要通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的遠(yuǎn)程訪問(wèn)技術(shù)開展通信；采集模塊與監(jiān)控維護(hù)集成模塊之間主要是通過(guò)TCP/IP協(xié)議通信。在數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中，應(yīng)用基于以太網(wǎng)的遠(yuǎn)程采集方式，前端的采集設(shè)備應(yīng)用cDAQ-9188，數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)采集端的傳輸既可以通過(guò)有線方式實(shí)現(xiàn)，也可以應(yīng)用無(wú)線傳輸?shù)姆绞?，這兩種傳輸方式相比，無(wú)線傳輸?shù)馁M(fèi)用比較高，且傳輸速度比較慢，但安裝方便，傳輸距離較遠(yuǎn)；有線傳輸比較穩(wěn)定，且傳輸速度較快，但有線網(wǎng)絡(luò)的安裝存在一定的局限性。通常情況下，可在一個(gè)數(shù)據(jù)采集端與多個(gè)采集設(shè)備連接，且不同的采集設(shè)備在與數(shù)據(jù)采集端進(jìn)行連接時(shí)，可采用不同的網(wǎng)絡(luò)方式連接，多個(gè)客戶端可同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和數(shù)據(jù)采集端的訪問(wèn)。系統(tǒng)所測(cè)量的主要信息是風(fēng)電機(jī)組的振動(dòng)量，主要測(cè)試對(duì)象是傳動(dòng)系統(tǒng)，包括支座、發(fā)電機(jī)軸承、齒輪箱和主軸等。

2 傳感器的選擇和安裝

在風(fēng)電機(jī)組監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，要想準(zhǔn)確地獲取相關(guān)的振動(dòng)信號(hào)，就必須具備優(yōu)良的傳感器。在傳感器的選擇過(guò)程中，要保證傳感器的各種參數(shù)都滿足監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的相關(guān)要求。在選擇傳感器的類別時(shí)，要依據(jù)測(cè)量對(duì)象的實(shí)際情況適當(dāng)選取。目前，常用的傳感器有加速度傳感器、速度傳感器和位移傳感器，其中，加速度傳感器在風(fēng)電機(jī)組高速軸的振動(dòng)信號(hào)測(cè)量中具有良好的應(yīng)用效果，因此，本系統(tǒng)中選擇應(yīng)用該種類型的傳感器開展測(cè)量。

此外，還要選擇合適的傳感器量程，如果所選擇的量程不適合，則會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確、傳感器損毀等問(wèn)題。要能夠保證傳感器的靈敏度和精準(zhǔn)度滿足相關(guān)要求，通常情況下，傳感器的靈敏度越高，其對(duì)微弱信號(hào)的測(cè)量會(huì)越準(zhǔn)確，特別是在早期故障信號(hào)的發(fā)生階段。但隨著傳感器靈敏度的提升，其容易同時(shí)采集到一部分外界噪聲等信息，這些冗余信息在被分析后，會(huì)對(duì)系統(tǒng)分析產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾，導(dǎo)致系統(tǒng)負(fù)擔(dān)加重。此外，傳感器的精度越高，其價(jià)格就越高，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)備成本增加，這就需要平衡好成本與相關(guān)要求之間的關(guān)系，綜合考慮各方面的因素。本系統(tǒng)中應(yīng)用了兩種傳感器，一種是低速加速度傳感器，主要用來(lái)進(jìn)行低頻振動(dòng)信號(hào)的采集；另一種是標(biāo)準(zhǔn)的加速度傳感器，主要用來(lái)進(jìn)行高速軸部分振動(dòng)信號(hào)的采集。

3 采集系統(tǒng)的選擇

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)最主要的作用是從傳感器獲取相關(guān)的信號(hào)，并在開展相關(guān)的處理后，將其傳出上層處理器。采集卡的工作方式不同，主要分為巡回采集和同步采集兩種。其中，巡回采集是指采集卡依據(jù)一定的規(guī)則進(jìn)行各路信號(hào)的采集；同步采集是指采集卡通過(guò)多路通道同時(shí)開展信號(hào)的獲取。在對(duì)風(fēng)電機(jī)組各個(gè)測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采集時(shí)，應(yīng)采用同步采集的方式采集，這能保證監(jiān)測(cè)的有效性。

4 軟件設(shè)計(jì)

風(fēng)電機(jī)組振動(dòng)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)的軟件模塊主要由故障診斷模塊、特征提取模塊、信號(hào)預(yù)處理模塊和輔助功能模塊組成。在系統(tǒng)軟件開發(fā)的過(guò)程中，應(yīng)應(yīng)用面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)開發(fā)，并采用基于MFC的單文檔多視圖框架結(jié)構(gòu)開展界面設(shè)計(jì)，這樣能有效保證過(guò)程中的安全性和保密性。運(yùn)行程序后，首先進(jìn)入登錄界面，用戶輸入正確的登錄用戶名和密碼后可進(jìn)入系統(tǒng)。如果用戶輸入的用戶名和密碼錯(cuò)誤，則會(huì)提示重新輸入用戶名和密碼。該系統(tǒng)的主界面包括菜單欄、主功能按鈕、輔助分析功能按鈕、樹狀列表、狀態(tài)欄和圖形顯示區(qū)。

5 結(jié)束語(yǔ)

在風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行過(guò)程中，傳動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)振動(dòng)故障的概率非常高，因此，做好振動(dòng)監(jiān)測(cè)和故障診斷工作非常必要。本文結(jié)合風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行特點(diǎn)，對(duì)振動(dòng)監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕