狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)風(fēng)場實(shí)際應(yīng)用問題及解決措施

摘要：作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輔助監(jiān)測裝置的風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，已經(jīng)成為風(fēng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置，但是在現(xiàn)場的實(shí)際應(yīng)用過程中卻出現(xiàn)了一系列問題，比如故障的漏診、因振動(dòng)出現(xiàn)異常后導(dǎo)致的過維護(hù)或過維修情況。本文針對(duì)這些應(yīng)用上問題，結(jié)合積累的接入遠(yuǎn)程監(jiān)控、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、建立處置流程、建立振動(dòng)監(jiān)測故障庫等經(jīng)驗(yàn)。著重描述了我們建立的振動(dòng)監(jiān)測故障庫，同時(shí)展示了一系列我們分析診斷中積累的振動(dòng)異常數(shù)據(jù)及相對(duì)應(yīng)的故障形態(tài)。并列舉了現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用的案例。

關(guān)鍵詞：風(fēng)機(jī);狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng);應(yīng)用;振動(dòng)監(jiān)測故障庫

引言

風(fēng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)將風(fēng)輪捕獲的能量傳遞給發(fā)電機(jī)，在傳遞風(fēng)輪扭矩的同時(shí)本身要承受較大的徑向及軸向載荷。而在傳動(dòng)系統(tǒng)中，主軸軸承、齒輪箱內(nèi)部的齒輪與軸承、發(fā)電機(jī)軸承等部件因承載而故障率較高。而如果僅僅依靠風(fēng)電機(jī)組自帶的監(jiān)測控制和數(shù)據(jù)獲?。⊿CADA）系統(tǒng)，僅針對(duì)軸承的溫度數(shù)據(jù)，對(duì)故障的分析與監(jiān)測顯得較為單一或者滯后。

風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)通過對(duì)風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈上旋轉(zhuǎn)部件進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測，實(shí)時(shí)監(jiān)測齒輪箱、主軸、發(fā)電機(jī)等部件的振動(dòng)頻譜，定期對(duì)上述部件的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測、記錄、分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，找出導(dǎo)致問題出現(xiàn)的原因，采取相應(yīng)措施加以解決。

目前風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)使用的數(shù)量越來越多，新項(xiàng)目風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)已成為了風(fēng)機(jī)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)配置，老項(xiàng)目也越來越多的在加裝風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，但是風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)在實(shí)際的應(yīng)用過程中遇到了一系列的問題，比如，如何更精準(zhǔn)的監(jiān)測診斷出風(fēng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械部件的故障情況？如何在風(fēng)機(jī)的運(yùn)行維護(hù)中發(fā)揮出關(guān)鍵性的作用？怎么樣的不出現(xiàn)漏診或誤診的情況？等等……

本文提出了對(duì)風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用工作的一些改進(jìn)措施，旨在解決已發(fā)現(xiàn)的風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用問題，讓風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)更好的發(fā)揮作用，達(dá)到預(yù)期效果。

1主要問題

通過收集若干風(fēng)場風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的實(shí)際使用情況，總結(jié)了一些風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用上的主要問題，如下表所示：

2解決措施

2.1接入遠(yuǎn)程監(jiān)控

風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)接入遠(yuǎn)程監(jiān)控以后，分析診斷工程師及專家可以通過遠(yuǎn)程服務(wù)器實(shí)時(shí)查看風(fēng)機(jī)的振動(dòng)數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程服務(wù)平臺(tái)亦可通過趨勢報(bào)警等方式提醒工程師進(jìn)行查看。接入遠(yuǎn)程后，風(fēng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)的突發(fā)振動(dòng)變化均能實(shí)時(shí)的監(jiān)控，能有效并實(shí)時(shí)的診斷出風(fēng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的故障情況。

2.2統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)

通過總結(jié)不同機(jī)型不同傳感器布點(diǎn)方式的監(jiān)測效果，確定最佳測點(diǎn)布置;

對(duì)所有風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的振動(dòng)傳感器規(guī)格、精度，以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集方式、振動(dòng)報(bào)警閾值等進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范診斷平臺(tái)，確保所有采集的數(shù)據(jù)可處于同一平臺(tái)進(jìn)行分析、對(duì)比。

2.3建立工作流程

建立故障處置流程，風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測到振動(dòng)異常后，利用該工作流程將其與現(xiàn)場風(fēng)機(jī)的運(yùn)行維護(hù)結(jié)合起來，振動(dòng)數(shù)據(jù)結(jié)合運(yùn)行數(shù)據(jù)及檢查數(shù)據(jù)，才能得出最終的振動(dòng)監(jiān)測處理意見。

2.4建立故障庫

不同的力會(huì)產(chǎn)生不同頻率和幅值的振動(dòng)，即不同的故障會(huì)產(chǎn)生不同頻率和幅值的振動(dòng)。故障診斷的主要手段，就是通過區(qū)分振動(dòng)信號(hào)中的頻率成分，排查出故障的原因。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的機(jī)械故障有很大一部分是由齒輪和滾動(dòng)軸承產(chǎn)生的，因此，風(fēng)機(jī)的振動(dòng)分析和故障診斷重點(diǎn)需要分析齒輪和滾動(dòng)軸承的故障。

風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用能否取得效果，關(guān)鍵在于振動(dòng)分析工程師對(duì)振動(dòng)數(shù)據(jù)分析診斷的準(zhǔn)確率，而一個(gè)專業(yè)的診斷工程師的培養(yǎng)需要經(jīng)過專門的振動(dòng)監(jiān)測培訓(xùn)，并在實(shí)踐中不斷積累經(jīng)驗(yàn)。為提高風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)對(duì)風(fēng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械故障的診斷準(zhǔn)確率，需持續(xù)收集故障信息，建立風(fēng)機(jī)主軸軸承、齒輪箱、發(fā)電機(jī)等常見故障的故障庫，包含故障部位的振動(dòng)狀態(tài)、頻譜表現(xiàn)、拆解照片等內(nèi)容。

①齒輪箱斷齒

振動(dòng)信號(hào)特征：振動(dòng)信號(hào)中出現(xiàn)了明顯的高速軸轉(zhuǎn)頻及其多次諧波成分，波形中出現(xiàn)了明顯的轉(zhuǎn)頻沖擊現(xiàn)象。頻譜中高速軸嚙合頻率調(diào)制出現(xiàn)了高速軸轉(zhuǎn)頻的多階邊帶。如下圖所示：

真實(shí)損傷情況：高速軸齒面出現(xiàn)明顯的斷齒情況，如圖所示：

②發(fā)電機(jī)軸承外圈剝落

振動(dòng)信號(hào)特征：存在明顯的軸承外圈故障頻率及其多次諧波，在高頻段出現(xiàn)被調(diào)制的外圈故障頻率的多階邊帶。如下圖所示：

真實(shí)損傷情況：軸承外圈滾道已經(jīng)出現(xiàn)明顯剝落情況，如圖所示：

3結(jié)論

風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)作為針對(duì)風(fēng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)監(jiān)測與診斷的工具，可提前發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)運(yùn)行維護(hù)中的不足并立即補(bǔ)救，如軸承潤滑不到位、發(fā)電機(jī)對(duì)中不良、齒輪嚙合不良等。并能及時(shí)發(fā)現(xiàn)一些通過SCADA數(shù)據(jù)無法發(fā)現(xiàn)的故障，如齒面點(diǎn)蝕、剝落、軸承早中期故障等，可以及時(shí)對(duì)故障部件進(jìn)行處理，防止出現(xiàn)其它部件的連帶損壞甚至安全事故。但是風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)作為監(jiān)測振動(dòng)數(shù)據(jù)的一個(gè)工具，也有他的局限性，比如較容易受到風(fēng)速變化、控制系統(tǒng)（變槳、偏航等）、電氣干擾等的影響，還比較依賴分析人員的分析水平，檢修意見的給定可能還需要其它檢查手段的佐證等。打個(gè)比方，狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)像是醫(yī)院的定期體檢，不但需要專業(yè)的醫(yī)生來分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)異常后可能還要通過進(jìn)一步的專業(yè)檢查來佐證，最后才能給出一個(gè)準(zhǔn)確的結(jié)論。

參考文獻(xiàn)

[1]? 電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定. 發(fā)改委， 2014.8.1.

[2] 蘇杭.機(jī)械設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

[3] 丁康，李巍華，朱小勇，齒輪及齒輪箱故障診斷實(shí)用技術(shù)[M].北京： 機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

作者簡介：張翔，工程師，東方電氣新能科技（成都）有限公司技術(shù)部技術(shù)員，主要負(fù)責(zé)風(fēng)機(jī)后服務(wù)市場技術(shù)改造及風(fēng)機(jī)運(yùn)維技術(shù)問題處理，研究方向?yàn)轱L(fēng)機(jī)振動(dòng)監(jiān)測、軸承等。