风电机组整机系统振动检测与故障诊断 _ yw 20180607
浅析风力发电机组振动状态监测与故障诊断
浅析风力发电机组振动状态监测与故障诊断发布时间：2022-11-08T08:27:07.660Z 来源：《福光技术》2022年22期作者：何亚平尚永亮[导读] 从现阶段风力发电机组实际应用情况来看，多数地区在风力发电机运行2500h或者是5000h后，会进行例行维修，而这种维修周期较长，设备受损情况较为严重，部分问题难以在检修工作中得到解决。
在这种情况下，需要重视在线监测和故障诊断系统的设计，以保证风力发电机在实际运行过程中处于一种可控状态，辅助相关人员及时发现风力发电机在实际运用过程中存在的不足，提升风力发电机的应用质量与效率。
何亚平尚永亮华能华家岭风力发电有限公司甘肃定西 743305摘要：从现阶段风力发电机组实际应用情况来看，多数地区在风力发电机运行2500h或者是5000h后，会进行例行维修，而这种维修周期较长，设备受损情况较为严重，部分问题难以在检修工作中得到解决。
在这种情况下，需要重视在线监测和故障诊断系统的设计，以保证风力发电机在实际运行过程中处于一种可控状态，辅助相关人员及时发现风力发电机在实际运用过程中存在的不足，提升风力发电机的应用质量与效率。
关键词：风力发电机组；振动；状态监测；故障诊断1风力发电的原理风力发电设备通常由风轮、变速系统、发电机、储能装置等部分组成。
而风力发电对于环境的要求，有比较充足和稳定的新风能源。
因为使用了多叶顺浆机构以及空气阻力装置，又或者是设置于驱动轴上的紧急制动闸等方法来进行自动保护，因此风力发电厂的单机容量也愈来愈大，而且技术含量也愈来愈高，同时生产成本也愈来越低。
风力发电技术，是指使用风能驱动风力机叶片的转动，然后通过增速齿轮箱提高转速，从而驱动发电机发电。
按照目前的风电技术，一般是每秒三米左右的风力，便能够进行风力发电。
由于风力发电既具有不消耗能源，又没有产生辐射或污染环境等潜在的优点，使得风力发电正在全球上产生了一种风潮。
风力发电技术在芬兰、丹麦等欧盟发达国家十分普遍，中国也在中西部地区大力推广。
振动测试和故障诊断-课件 53页PPT文档
们的扰动频率（如轴承频率、 叶片通过频率和齿轮啮合频 率等）。同时不要忘记考虑 轴的转速。
三、振动分析
振动分析的四个阶段 时域波形分析 频谱分析
振动分析的四个阶段
检测阶段 故障根源分析
分析阶段 确认阶段
振动三要素：振幅、频率和相位
振幅（A）一般用振动的位移、速度或加速 度表示。位移一般用微米(μ m)表示，现场也有 用丝为单位，1丝=10μ m；速度一般用mm/s表示， 加速度一般用m/s2或重力加速度g表示。
振幅一般是计算一段时间内振动波形的峰 峰值、平均值和均方根值（有效值）。速度的有 效值称为振动烈度，反映振动的能量大小。
和运行工况变化而变化，如质量不平衡。 不稳定强迫振动：如碰摩。
A∝Р/Κ
式中：A—振幅；P—激振力；Κ—部件动刚度。
自激振动：强迫振动是存在外来的扰动力或部件 动刚度下降，而自激振动是系统内部存在能量反 馈环节 。强迫振动的频率与转子的工作频率有 关，而自激振动频率与固有频率有关。
频谱简介
快速傅立叶（FFT）
它是在动态情况下，利用机械设备劣化进程 中产生的信息（即振动、噪声、温度等）来进行 状态分析和故障诊断。
利用振动信号对故障进行诊断，是设备故障 诊断中最有效、最常用的方法。设备在运行过程 中的振动及其特征信息是反映系统状态及其变化 规律的主要信号。通过振动测试仪器拾取、记录 和分析振动信号，是进行故障诊断的主要途径。
齿轮啮合
特征：径向100/120 Hz处的 波峰
齿轮啮合时的频谱图
通常会在轴的转速频率和齿 轮啮合频率处出现波峰，但 是幅值不高。可能会出现2X 波峰，并且在齿轮啮合频率 附近有轴转速频率的边频带。 对于直齿轮主要的振动是在 径向，斜齿轮主要的振动是 在轴向。
风力发电机状态监测与故障诊断技术分析
风力发电机状态监测与故障诊断技术分析摘要：风能作为可再生能源，利用风能进行发电不但能够降低对资源的消耗，缓解我国资源紧张问题，而且可大大减少对环境造成的污染，为推动我国能源消费结构也作出了巨大的贡献。
风力发电机是进行风能发电的核心设备，主要是将动能转化为机械能，然后再将机械能转换为电能。
这一系列的过程需要通过发电机组内部所有元部件的共同配合完成，但是由于风电场一般都位于比较偏远的地区，发电机在运行过程中受环境影响较大，一旦发生故障，将会造成严重的经济损失。
关键词：风力发电机；状态监测；故障诊断；技术分析1风力发电机诊测时会出现的问题1.1通过发电机振动、温度和转速等诊断机械故障发电机输出的电流、电压和功率如果不一样，那就和发电机的机械故障有密切的关系。
高频振动一般都是由轴承故障引起的。
高频故障的转速很高，达到一千多，要想获得轴承故障特征信号，可以通过振动传感器来取得轴承振动信号，然后对这一信号进行处理，以此解决机械故障中的轴承故障。
对轴承故障的诊断可以使用峰值能量法、包络解调法、小波分析法以及基于快速傅立叶变换的故障诊断法。
振动频率较低是因为轴系不对准、转子质量不平衡、机座松动等，要想获得这些信息，需要对振动的信号进行滤波、放大处理，然后进行傅立叶交换。
在运行过程中也会出现发电机转子偏心故障和发电机定子和转子之间气隙不均衡的现象，这两个故障是由磨损和温度升高等原因造成的。
谐波成分很重要，通过对发电机定子输出电流、电压、功率等信号中的谐波成分监测，可以诊断电机转子的偏心故障。
当发电机转子和轴承不能正常运转时，可以通过不断的小波变换给发电机的输出功率发出信号。
一旦发生了不太严重的机械故障，气隙振动也会被发电机转轴的振动引发，然后发电机转子与定子间气隙磁通出现不平衡。
定子的电流解析能够解决转轴的振动故障。
1.2电气故障发出信号的控制首先对一些参量的信号开展测验，发出的信号有发电机定子的线圈温度、定子的电压、定子与转子的电流、发电机输出功率以及转子转速等，然后对其进行处理，最后进行识别。
风力发电机组异常振动测试与诊断分析
风力发电机组异常振动测试与诊断分析风能作为一种清洁能源，发展迅速。
由于风电机组通常在野外，环境条件恶劣，而且容易发生故障，因此维护保养需要耗费大量的人力物力。
我国在风机故障诊断方面开展了大量的研究，并取得了丰硕的成果。
给出了各种状态监测方法和信息融合诊断技术。
这些研究大多基于数值计算和理论分析，并提出了各种控制措施。
但由于风电机组的复杂性和运行环境的多变性，在设计之初就要考虑风电机组的振动特性，进行优化设计，并进行相应的试验验证，以避免出现异常振动。
标签：风力发电机组;异常振动测试;诊断1研究概况某风力发电机组电机整体通过4个隔振器弹性安装在基座上，电机-隔振器-基座组成的电机系统与增速齿轮箱所在的塔筒基座通过8个螺栓纵向连接，该基座下部悬空，以齿轮箱安装基座面为基准呈悬臂梁状态。
箱体上布置三条横向加强筋，铁芯与横向加强筋通过4个点焊接刚性固定。
发电机工作方式为水冷，通过左侧面的进出水口循环，水箱安装在电机顶部的箱体上。
风力发电机运行转速范围为600rpm～1380rpm，正常并网发电转速为900rpm～1200rpm。
2振动特性2.1齿轮啮合频率啮合频率是两个齿轮转动一个节面角所需时间的倒数，可由式（1）确定。
（1）式中：n为主轴转速即风轮转速，rpm;z为齿数。
风电机组齿轮箱采用1级行星/2级平行轴传动结构，如图1所示。
第一级为行星轮系，行星齿轮架为输入端，内齿圈固定，太阳齿轮为输出端。
主要参数有：太阳齿轮齿数Z2、行星齿轮齿数Z3、内齿圈齿数Z4。
当一级行星轮系传动比为I1，内齿圈转速N4=0，太阳齿轮转速N2=I1·n，行星齿轮转速N3=n，即可计算出太阳轮、行星齿轮和内齿圈的啮合频率。
以此类推，容易得出中间轴及高速轴齿轮的啮合频率计算方法。
2.2轴承通过频率轴承的特征频率与自身尺寸有关，计算公式如下：内圈通过频率：外圈通过频率：滚动体特征频率：保持架固有频率：由公式及参数，便可求出理论轴承特征频率，在实际应用过程中发现，计算得出的理论特征频率与实际特征频率极其接近。
浅析风电机组振动检测与故障诊断系统研究
浅析风电机组振动检测与故障诊断系统研究发布时间：2023-01-16T07:39:03.544Z 来源：《中国科技信息》2022年18期作者：邵昌盛[导读] 本文论述了风电机组的在线振动检测与故障诊断技术，并进行了相关测试邵昌盛南方海洋科学与工程广东省实验室（湛江）摘要：本文论述了风电机组的在线振动检测与故障诊断技术，并进行了相关测试。
结合风电机组的实时振动监测资料，设计和开发了一套逐步完善的故障诊断模型，并对其进行了实时的预报，通过智能分析和故障诊断，达到预测状态检修，合理地维护调度，减少风电机组的运营费用，降低突发负荷对电网的影响。
关键词：振动检测；故障诊断；状态预警引言当前，风力发电所面对的最大问题是其运营与维修费用偏高，同时也随着风电场的规模不断增大、设备的复杂性和故障发生率不断提高；此外，风电机组大多位于较远的地方或较高的地方，给维修带来不便，同时也会导致风电机组技术人员的大量外迁，从而会对设备的故障进行及时的处置。
如果出现问题，它的维护费用要比其他的地面设施要高得多。
近年来，一些风电机组的风扇驱动装置出现了频繁地失效，导致齿轮箱、发电机和主轴承等各种失效的情况不断增多，而此类问题处理起来难度大、费用高、周期长；这些特性对风电机组的安全性和经济效益造成了极大的威胁。
因此迫切需要对风电机组进行振动检测和故障诊断，并采用内部的智能化预警策略来实现对设备的动态的预测，对设备进行维修，以减少故障损耗，增加可用资源，降低操作和维修费用。
一、风电机组振动检测根据VID3834的要求，在进行风力发电机的振动试验中，必须达到20%的全负荷，例如：2.0 MW的风机，必须在400 kW的负荷下，进行采样，转速和负荷都要保持在一个比较平稳的范围内，在测量的时候，要把风速、功率、转速等各种参数都记录下来。
同时还要对各单位的传动装置、发电机类型等进行详细的数据录入。
在采集数据时要留意仪器的工作状况，包括声音、温度、触觉等。
关于风电机组振动监测与故障诊断
关于风电机组振动监测与故障诊断发布时间：2023-07-24T03:19:39.065Z 来源：《科技潮》2023年14期作者：张磊[导读] 风电机组的振动监测及故障诊断，主要是采取以振动监测为主的各种监测举措，展开科学的判断以及分析相关信息，正确地掌握住风电机组的运行状态，使得在相应部件产生故障前，做出及时的报警等操作，从而实现对风电机组的维护由预防性维护转变为预知性维护。
中国大唐集团有限公司辽宁分公司新能源事业部辽宁朝阳 122300摘要：风力发电机组传动系统结构复杂，工况恶劣，承受外界载荷多变，易造成机组构件损坏，而滚动轴承是其中最重要也是最易受到损伤的零部件之一。
滚动轴承如若发生故障将对整个旋转机械甚至整个风机的运行状态产生重大影响，严重时导致整台机组停机。
因此实时监测其工作状态，准确诊断其故障成因对风力发电机组的维护与运行有着重要的现实意义。
基于此，本文主要对风电机组振动监测和故障诊断系统的设计进行了简单分析。
关键词：风电机组；振动监测；故障诊断一、总体设计情况风电机组的振动监测及故障诊断，主要是采取以振动监测为主的各种监测举措，展开科学的判断以及分析相关信息，正确地掌握住风电机组的运行状态，使得在相应部件产生故障前，做出及时的报警等操作，从而实现对风电机组的维护由预防性维护转变为预知性维护。
针对风电机组运行特征，设计的风电机组振动监测及故障诊断系统需要做到：数据采集及传输过程有效、可靠；监测部件全面；人机交互界面友好；数据处理分析具有较高的实时性。
在风电机组振动监测及故障诊断系统的设计环节，为使得符合相应功能需求，主要是把振动监测及故障诊断系统分成三个部分，即数据采集模块、数据库存储模块，以及监控维护集成模块。
进行数据采集期间，采取建立在以太网的远程采集基础上的举措，前端采集设备主要是采用采集板卡。
传感器数据到数据采集端的传输，可采取有线或无线传输方案，其中无线传输会产生较高的费用且传输速度较慢，信号抗干扰能力弱，但优势就是安装相对便捷。
浅谈风力发电机组振动状态监测与故障诊断
浅谈风力发电机组振动状态监测与故障诊断摘要：随着科技的发展，风电机组单机容量变大，内部的结构越来越复杂，还会受到天气的不可控因素的影响，比如会受到下雨时，打雷闪电等，本文对风力发电机组振动状态监测与故障诊断进行分析，以供参考。
关键词：风力发电；机组振动；状态监测；故障诊断引言风能是自然界中常见的自然现象，特别是在经济不发达，风能资源丰富的山地地区。
考虑到风能对当前社会结构的重要性，它提高了风力发电机运行的可检测性，并允许在整个发电机组运行期间及时发现问题，使整个风力发电机运行更平稳和安全。
1概述近年来国内风电发展迅速，风电机组容量的提升能够有效提高风能利用率和施工效率以及降低后期运维成本。
在机组容量和体型逐渐增大的同时，风电机组的安全成为风电领域内研究的重点。
江苏某风电场安装了多台6.45MW机组，此类型机组是目前国内厂家生产新型大容量机组之一，此机组塔筒高度为110m，叶轮直径达到171m。
国外GE公司生产的12MW风机单支叶片更是长达107m。
机组容量增大的同时叶片也在不断增大。
风电机组叶片成本约占风电机组总成本的15%～20%，风电机组叶片在风电机组运行过程中受风力作用而产生较大的弹性形变，故通常选用质量较轻、强度较大、耐腐蚀、抗疲劳的材料来制作风电机组叶片。
此外，由于结冰或者风力和风向的突变导致叶片振动过大，从而超过设计载荷发生断裂或者扫塔的现象也时有发生，而振动检测是叶片故障识别的常用方法之一，所以研究大型风电机组的叶片振动情况，对于叶片安全检测和监测具有重要的意义，研究结果也可对风电机组的控制策略优化提供重要指导作用。
在风力发电机组中，齿轮箱也存在着异常问题，表面磨损，齿轮轻度裂纹，设备老化等问题，以下对论文展开叙述。
2风力发电机组安全系统2.1分析(1)安全有关停止功能在机组通过安全防护装置(如传感器)检测到风轮转速超过限值、扭缆超过限值、过度振动及控制系统失效等信号时,安全系统起动机组紧急制动进入停止状态。
风力发电机组振动状态监测与故障诊断
1352022年2月上 第03期 总第375期油气、地矿、电力设备管理与技术China Science & Technology Overview0.引言风力发电机组的装机容量越来越大，其结构形式也变得更加复杂，给日常维修和故障诊断增加了难度。
异常振动是风力发电机运行中常见的故障类型，根据振动产生原因不同，可分为电磁振动、机械振动等型式。
依托信息技术设计一种智能、自动的振动监测系统，能够实现对发电机组振动工况的实施采集、反馈和分析，一旦监测到异常振动，立刻进行报警。
除了提醒机组管理人员故障问题外，还会提供故障位置、类型，甚至智能生成处理方案，从而为发电机的故障诊断提供辅助[1]。
1.概述风力发电机组振动1.1分析整机系统振动目前，根据风力发电机组研究情况，机组实际运行过程汇总振动故障是比较常见的问题，其原因复杂而且解决难度比较大，如果问题严重的化就会严重损害机组设备甚至引发重大事故。
实际研究工作中，将风机整体系统划分为搭架-机舱系统、根部刚性固定叶片与传动系统3部分。
风力发电机运行时，发生振动情况后会引起共振问题，比如实际应用过程中，风力发电机自身风载、叶轮转动与开关等使得风机出现剧烈振动，此种振动引起轴承、齿轮副与联轴器等部件发生振动最终损坏设备，设备使用寿命与质量受到威胁。
1.2分析机组偏航系统振动综合分析风力发电机组实际应用情况，因偏航系统构建故障概率比较大，小型风力发电机中此种情况比较常见，主要是因转子周期变化与旋转力间出现共振。
风力发电机组实际运行中，系统承受更大的荷载力，偏航力矩不断变化引起扭转震动，特定位置不同方位引起明显摩擦阻尼与牵制力。
1.3研究机组叶片振动情况风力发电机组中叶片部件非常重要，展向长、弦向短且柔韧性好等是多数叶片普遍具有的特点，该部件实际运行中极易发生振动，运动稳定性对风机整体运行质量有着收稿日期：2021-11-15作者简介：牛亮（1987—），男，河北衡水人，本科，助理工程师，研究方向：风力发电技术。
风电机组震动检测与故障诊断分析
风电机组震动检测与故障诊断分析摘要：风电机组运行环境比较特殊，再加上风速具有很强的不稳定性，受交变负载影响，很容易造成机组传动系统部件的损坏，同时因为机组安装位置偏远维修工作困难，这样就对机组震动检测与故障诊断提出了较高的要求。
本文分对风电机组常见故障进行了分析，并提出了机组震动检测与故障诊断的方法。
关键词：风电机组；震动检测；故障诊断一般情况下风电机组都会设置有专门的运行维护中心，对易发生损伤的部件进行管理，对机械与电气系统进行全面管理，增加设备维护与检修的次数，在整体上控制好机组的运行效果。
对于风电机组震动检测与故障诊断工作的开展，下结合机组运行特点来进行，建立完善见检测系统。
1.风电机组震动检测概述对于风电机组的震动检测与故障诊断，主要是通过安装在机组设备上或者附近的传感器，完成对机组运行状态信号的采集。
传感器信号经过调理、传输以及采样后进入到信号处理模块，将冗余部分去除，最终获得状态特征量。
将状态特征量传输到状态辨识模块，在获得辨识结果通过检测与诊断决策模块来完成综合决策，由输出设备来得出诊断结果。
其中，对于风电机组运行状态信号处理、辨识、检测以及诊断等整个过程的实施主要由计算机系统以及专业仪器设备来实现的，通过对信号的分析辨识，确定机组是否存在故障。
2.风电机组传动系统常见故障2.1 齿轮故障主要包括齿形误差、断齿故障、齿面磨损、齿面胶合以及齿面点蚀等。
第一，在机组设备齿轮箱中啮合齿轮发生故障，会伴随着一定特性的振动发生，这样通过对振动信号进行分析，就可以确定故障的类型。
如果存在齿轮误差，会使得振动信号时域波形出现明显的调制现象，在频域啮合频率与谐波附近出现调制边频带，如果齿形误差比较严重，产生的较大激振能量不仅会产生啮合频率调制，还会产生共振调制现象[1]。
第二，因为风电机组运行时风速不稳定，会对叶片造成一定影响，存在的不规则冲击力会通过叶片传到齿轮箱，最终转变成冲击荷载，会对齿轮造成严重的磨损，并且还会使齿根部位在弯曲应力的作用下，逐渐产生疲劳裂纹，随着裂纹的持续扩展，最终造成轮齿弯曲疲劳折断。
风力发电机组振动状态监测与故障诊断
风力发电机组振动状态监测与故障诊断杜稳稳指导教师姓名:安源胜、副教授、华东理工大学华东理工大学机械与动力工程学院申请学位级别:专业名称:化工过程机械论文定稿日期:硕士2011.2.21论文答辩日期:2011.2.26学位授予单位:华东理工大学学位授予日期:答辩委员会主席:评阅人:顾涛、高级工程师何录武、教授顾涛、高级工程师多华东理工大学硕士学位论文3.2.5随机共振.....................................,...................,... .. (23)3.3小波分析法研究...............`................................`. (26)3.3.1奇异信号检测......,,.............`......................,..........................,, (26)3.3.2小波能量时谱和能量频谱..........................,.. (28)3.3.3小波重构包络谱....,.....,...................................................., (29)3.3.4小波消噪......................................................... . (30)3.4模糊诊断法研究...........................……,.........................……,……,..……犯3.5本章小结......................................................... (34)第4章风力发电机组振动状态监测与故障诊断系统设计 (36)4.1系统总体设计方案.....................,..................................... . (36)4.2测量参数和测点选择......................................................... (36)4.2.1测量参数选择..................................................,........ .. (36)4.2.2测点选择................................,.......................... .. (36)4.3硬件选择.......................................,,.................. . (37)4.3,1传感器选择..........._...........................................,................ . (37)4.3.2接头和电缆选择..................................................,........ .. (38)4.3.3DAQ数据采集卡选择.....................................`.. (39)4.4软件设计部分.....................................……,............... .................……,.394.4.1用户登陆系统设计......................................................... . (40)4.4.2在线振动状态监测系统设计.................,........,.......,........,,,.........,.. (42)4.4.3故障诊断系统设计.,........,.,...,............,.,.......................、....... . (44)4.5本章小结......................................................,.... ......................, (52)第5章结论与展望.................................................`.. (54)5.1结论......................................................... (54)5.2展望......,.................................................... .. (54)参考文献......................................................... . (56)致谢......................................................... . (60)文第工页目录第1章绪论......................................................... (1)1.1风力发电机的发展......................................................... .. (1)1.2风力发电机的结构......................................................... .. (1)1,3风力发电机组存在的问题........,.................卜.. (3)l,4风力发电机组振动状态监测与故障诊断技术...,. (4)l,4.1振动状态监测,二,二,,.....,.,.,.,.,....,.......,二,二,,.,,...........................,.. (5)1.4.2故障诊断方法.......................,,.............,......,.,............... (5)1.4.3存在的问题..............................................,二,二,二,二,,,,,......,. (5)1.4.4研究意义.....................................、...................,.. ........,.........,. (5)1.5本论文的研究内容.....................................·..·························,······,一6第2章风力发电机组振动研究 (7)2.1整机系统振动研究......................................................... .. (7)2.2偏航系统振动研究..................................,.......................,.. . (9)2.3叶片振动研究......................................................... (11)2.3.1静态发散......................................................... . (11)2.3.2颤振......................................................... . (11)2.4齿轮振动研究......................................................... . (13)2.5主轴承振动研究......................................................... (14)2.6发电机振动研究......................................................... (15)2.6.1转子线圈匝间短路......................................................... . (15)2.6.2转子和定子之间空气间隙不均匀................................................., (15)2.6.3发电机定子铁芯引起的振动分析.....................................................……162.7本章小结......................................,,...........,......... .. (16)第3章风力发电机组故障诊断方法研究 (17)3.1时域参数法研究..............……`......................................................……173.1.1有量纲特征参数...........,............................................... .. (17)3.1.2无量纲动态指标...............................................,........... . (17)3.2频谱分析法研究..........,................................................ . (18)3.2.1自功率谱......................................................... ...........卜. (18)3.2.2共振解调......................................................... . (19)3.2.33.2.4倒频谱二,...........,.............................................. ..........,.. (21),白2频率细化f文第3页图一2部分集成化传动系统(L嗯WiodDS)Fig.1.2PartialintegrateddrivingsystemofDewindDSwindturbine在恒速恒频风力发电系统中,主要有定桨距失速型风力机、主动失速风力机和变桨距风力机来控制转子在某一速度运行。
风电机组振动状态监测及故障诊断探究
风电机组振动状态监测及故障诊断探究发布时间：2021-12-15T07:33:36.768Z 来源：《科技新时代》2021年10期作者：杨海[导读] 风力发电机组运行中，需明确其结构和故障特点，各种工作的开展应保障可靠，充分收集风力发电机组振动状态监测信息，做好信息化管理，进行风电机组振动信号分析与故障预测，有关监测管理部门人员分析风电机组振动状态监测及故障诊断系统的组成，合理利用监测数据，重点做好分布式数据采集器、数据服务器、远程诊断平台等的监测分析，注重对振动情况、故障诊断分析，获得更加突出的振动监测信息应用价值。
国电电力青海新能源开发有限公司青海省西宁市 810000摘要：风力发电机组运行中，需明确其结构和故障特点，各种工作的开展应保障可靠，充分收集风力发电机组振动状态监测信息，做好信息化管理，进行风电机组振动信号分析与故障预测，有关监测管理部门人员分析风电机组振动状态监测及故障诊断系统的组成，合理利用监测数据，重点做好分布式数据采集器、数据服务器、远程诊断平台等的监测分析，注重对振动情况、故障诊断分析，获得更加突出的振动监测信息应用价值。
关键词：风电机组;振动状态监测;故障诊断1引言风力发电机组运行中，存在很多的运行影响因素，需要做好必要的振动状态管理，提升监测能力，保障在故障诊断管理上，发挥积极控制效果，实现专门化管理，提升监测技术优势，保障在故障诊断环节，提升技术水平，实现科学化控制。
2风力发电机结构及故障特点风力发电机利用风轮系统吸收风能并转换成机械能，然后通过传动系统把机械能传递到发电机系统，通过发电机结构，将能量转化，实现电能的存储。
在整个风力发电机运行过程中，通过做好结构优化，实现系统管理，充分利用各种风轮系统、传动系统、发电机系统，做好电能转化控制，在系统改善环节，做好必要的风电管理，注重对各个系统功能协调优化，使得各系统有序参与发电管理。
风力发电机结构主要包括了：风轮系统、主轴系统、发电机系统、偏航系统、控制系统及其他辅助系统。
浅析风电机组振动监测与故障诊断系统研究
149中国设备工程C h i n a P l a n t E n g i n e e r i ng中国设备工程 2020.08 （下）随着我国绿色发展理念的不断深化，作为绿色能源的风能正在逐渐受到重视。
在我国，风能主要集中在中西部或地形相对较差的山区，因此，很难安装风力涡轮机，而在这些风力涡轮机的正常运行期间，机械结构或电子组件可能由于环境和其他因素而损坏。
但是，如果我们加大日常的维护，能够极大地降低风力涡轮机故障的发生率，提高了风力涡轮机的运行效率和经济效益。
简而言之，在风力发电中，风力涡轮机的振动监测和故障预测对风能的广泛使用非常重要。
1 风电机组振动信号分析与故障预测风力发电机组主要由主轴加齿轮箱和发电机方式的传统驱动，也有采用永磁直驱电机连接负载端，比传统驱动少了齿轮箱，整体驱动性能提高故障点减少。
目前，为监测机组运行状态，主要以人借助工具初步判断，运行中的电机在某些部件出现振动、摆动异常增大或内部有金属摩擦、撞击声等情况，通常是依靠紧急停机进行检查判断，难以完成设备安全监测和早期预警的重任。
此外，设备的故障原因识别过分依赖于专业技术人员的诊断分析，仅靠温度检测等不能完成及时报警的现场要求，此次检测即采用对机器设备各位置振动的检测，目前采用的监测方式主要分为两种：永磁直驱风机监测和传统双馈风机监测。
1.1 振动信号分析采集模块采集的振动信号是一个时间序列，在该时间序列中，提取信号的振动峰值和频率特征参数，然后，可以分析时域和频域以确定风机的运行状态。
在分析过程中，系统可以使用诸如峰值振动、有效值、波峰因数和峰度系数之类的参数来确定关键零件（如变速箱）的运行状态。
浅析风电机组振动监测与故障诊断系统研究赵海平（国电南京自动化股份有限公司，江苏 南京 210032）摘要：由于社会经济的不断发展，中国越来越重视绿色能源，而风能是非常清洁的能源。
风能设备可以将风能转换为电能，这种绿色能源得到了广泛的应用。
风电机组振动监测与故障诊断研究
风电机组振动监测与故障诊断研究风电机组振动监测与故障诊断：关键技术与挑战随着可再生能源的快速发展，风力发电已成为全球范围内广泛的领域。
风电机组作为风力发电的核心设备，其运行状态的监测与故障诊断显得尤为重要。
本文将重点探讨风电机组振动监测与故障诊断的研究现状、技术原理以及未来研究方向。
在风电机组振动监测与故障诊断领域，当前的研究主要集中在振动信号的分析和处理、故障模式的识别和分类以及预警系统的设计等方面。
然而，实际应用中仍存在诸多问题，如监测设备的可靠性与精度、数据处理方法的优化以及故障诊断经验的缺乏等。
风电机组振动监测与故障诊断的技术原理主要涉及传感器、数据采集与处理等方面。
传感器作为监测系统的核心元件，需具备较高的灵敏度和抗干扰能力；数据采集则要求系统能够实时、准确地获取机组运行过程中的振动数据；数据处理涉及信号预处理、特征提取和分类识别等步骤，旨在提取出反映机组运行状态的特征信息。
针对上述技术原理，本文设计了一套风电机组振动监测与故障诊断的实验系统。
选用具有较高灵敏度的加速度传感器和速度传感器采集风电机组的振动信号；然后，利用数据采集卡实现信号的实时采集与存储；通过离线分析，对采集到的数据进行处理，提取特征信息并采用分类算法进行故障识别。
实验结果表明，该系统能够有效地实现对风电机组振动的监测与故障诊断。
总结来说，风电机组振动监测与故障诊断技术的研究对于保障风电机组的稳定运行具有重要意义。
本文从研究现状、技术原理及实验设计与结果分析等方面进行了详细阐述。
然而，实际应用中仍需考虑监测设备的可靠性与精度、数据处理方法的优化以及故障诊断经验的积累等问题。
未来，可以进一步研究算法在风电机组振动监测与故障诊断中的应用，如深度学习、神经网络等，以提高故障识别的准确性和效率。
开展跨学科合作，整合机械、电子、信息科学等领域的技术资源，以推动风电机组振动监测与故障诊断技术的创新发展。
加强经验数据的积累和共享，通过大数据分析，挖掘故障模式和关联因素，为优化风电机组的维护与管理提供决策支持。
风力发电机状态检测和故障诊断
风力发电机状态检测和故障诊断摘要：随着能源危机和环境污染问题的日益恶化，世界各国越来越重视绿色能源的开发和应用，风力发电作为绿色能源中的重要组成部分，不仅能够减少环境污染，促进生态平衡，还能够提高经济效益，满足人们需求。
然而，由于风力发电设备在运行过程中所处环境较为复杂，受各种因素影响容易产生各种故障。
因此，本文针对风力发电机状态监测以及故障诊断进行分析，希望能够为相关人士提供参考和借鉴，为风力发电机的平稳运行奠定基础。
关键词：风力发电；状态监测；故障诊断；发电机引言近年来，随着人们节能环保意识的逐渐提高，风力发电的运用范围也越来越广泛，在满足社会需求、提高社会经济效益的同时，也为风力发电的状态监测以及故障诊断带来巨大挑战。
通常情况下，风力发电厂位置设置较为偏远，并且风力发电在运行过程中对风力要求较高，因此需要将相关设备安装在较为恶劣的环境中，受自然因素以及人为因素等多方面影响，极其容易引发各种故障。
结合当前风力发电制造业实际情况来看，当前普遍存在缺乏科学检测和诊断这一问题，随着风机容量的增加，风力机体积也越来越大，在一定程度上加剧了故障发生的概率，从而引发安全事故以及经济损失。
由此可见，本文针对风力发电机状态检测和故障诊断进行分析，对促进风力发电稳定运行具有现实意义。
风力发电机常见故障特点近年来，随着人们环保意识的增加以及国家政策的支持，我国风力发电机组研发也逐渐在经济市场占有一席之地，但是在引进国外先进技术的同时，却没有充分考虑我国风力发电机组运行所处的环境、气候、地理位置等多方面因素，从而加剧了故障发生概率[1]。
我国风力发电设备一般处于较为偏远的地区，并且环境极其恶劣，在长期投入运行中不可避免会发生各种故障问题，不仅影响风力发电的效果，还会造成发电厂面临巨大经济损失。
而发电机作为风力发电中的重要组成部分，一旦引发故障，将会直接影响风力发电的正常运行。
结合风力发电机常见故障进行分析，通常可以总结为两种，一种是发电机轴承过热，另一种为发电机振动较大。
风力发电机组轴承常见故障诊断与振动检测
风力发电机组轴承常见故障诊断与振动检测发表时间：2018-10-01T11:42:01.660Z 来源：《电力设备》2018年第16期作者：马强赵小东[导读] 摘要：风能是一种分布广泛、零污染且储蓄丰富的可再生能源，而我国能源结构单一且分布不均，更加需要加强对风能的利用。
（内蒙古华电新能源分公司内蒙古呼和浩特市 010000）摘要：风能是一种分布广泛、零污染且储蓄丰富的可再生能源，而我国能源结构单一且分布不均，更加需要加强对风能的利用。
然而风电故障的排查与诊断是风电发展必须面临的问题，而轴承部位又是风力发电机组的核心所在。
因此，加强风力发电机组轴承常见故障的诊断与振动检测意义重大，本文就此展开讨论。
关键词：风力发电机组；轴承；常见故障；振动检测一、风力发电机组轴承常见故障特征及原因1.1风力发电机组轴承结构轴承一般分为外圈、保持架、滚动体（滚珠）和内圈4个部分。
轴承内部充满油脂类物质，用于减少轴承滚动的阻力，也能分离轴承与其他部件的接触，从而减少摩擦阻力。
油脂还可以起到散热与防止腐蚀的作用。
所以为了防止外物对油脂的影响，我们一般会在保持架的两端加装防尘装置，以免外物减弱油脂的各种作用。
1.2风力发电机组轴承常见故障及诊断支撑主轴轴承的外圈固定在轴承座上，机械传动轴从主轴轴承内圈经过。
风力带动叶轮转动，通过传动链将动力传输给主轴，当主轴达到一定的载荷转速时，由轴承和轴承座组成的振动系统就会产生激励，也就是风机发电机组振动的产生。
这种激励振动一般是周期性振动，对受载体产生的撞击力或摩擦力也会周期性的出现，长期疲劳极大可能产生轴承的局部损伤，因此需要加强对轴承振动频率的监测。
根据长期的实践经验及理论知识的积累，从故障程度上可将轴承的故障类型分为初级损坏与中级损坏两类。
通常我们所见到的电流损害、磨损以及表面损坏等都是初级磨损；还有一些像破裂和散裂属于中级损坏。
我们还可以从损坏的位置来区分故障，可将其类型分成外圈故障、内圈故障、滚动体故障以及支撑部件的故障。
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风电机组整机系统振动检测与故障诊断
目录
1 风电机组加阻减振控制策略 (1)
1.1塔筒前后振动控制 (1)
1.2塔筒侧向振动控制 (1)
1.3传动链扭转振动控制 (1)
2 塔筒 (2)
2.1塔筒前后弯曲振动（1） (2)
2.2塔筒前后弯曲振动（2） (5)
2.3塔筒前后弯曲振动（3） (9)
3 机舱 (14)
3.1机舱相对塔筒扭转振动（1） (14)
3.2机舱相对塔筒扭转振动（2） (19)
4 传动链 (25)
4.1传动链扭转振动（1） (25)
4.2传动链扭转振动（2） (31)
1 风电机组加阻减振控制策略
1.1 塔筒前后振动控制
对于大型风力发电机组，叶片桨距角的变化直接影响塔筒的振动幅度和载荷，且塔筒前后一阶模态为主要模态。
塔筒前后振动的动态特性可以近似为简单的二阶谐波阻尼系统，如果变桨距动作引起的附加力与塔筒的前后振动速度成正比，可明显地增加有效阻尼，削减外力。
由于测量加速度比测量速度更容易，机舱的加速度传感器可很容易得到塔筒的前后振动加速度，积分后即得到塔筒前后振动的速度，将振动速度通过一个带增益的二阶滤波器即可得到该阻尼信号，在原有桨距角需求的基础上加入该阻尼信号，从而有效抑制塔筒的振动。
1.2 塔筒侧向振动控制
塔筒侧向振动的动态特性与塔筒前后振动类似。
塔筒顶部的侧向振动一般由传动链扭矩反作用引起，塔筒侧向结构阻尼本身很小，可通过在原有发电机给定转矩上添加附加转矩实现增大阻尼的效果。
同样可借助机舱振动加速度传感器，将测量到的塔筒侧向加速度积分后再作用增益即可得到附加转矩，并将附加转矩范围限定在发电机允许最大转矩的10%以内。
1.3 传动链扭转振动控制
在变桨距阶段，变速风电机组只有很小的阻尼，因为转矩不再随着转速的变化而变化，在非常低的阻尼下会导致齿轮箱有较大的转矩振动。
增加传动链的阻尼可以通过在原有转矩给定值的基础上增加一个很小的附加转矩波动。
这个转矩波动要与传动链的扭转速度相反，才能增加等效阻尼。
附加转矩可将发电机转速通过一个带通滤波器近似获得。
值得注意的是，风轮平面内一阶模态、塔筒侧向二阶模态和风轮转速的多倍频，特别是3P、6P，都可以激发传动链的扭振。
摘自：《变速变桨风力发电机组的桨距控制及载荷优化》，重庆大学，何玉林
2 塔筒
2.1 塔筒前后弯曲振动（1）2.1.1 机组信息
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2.2 塔筒前后弯曲振动（2）
2.2.1 机组信息
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2.3 塔筒前后弯曲振动（3）
2.3.1 机组信息
注：风机图片源自国外一起倒塔事故，与案例无关
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3 机舱
3.1 机舱相对塔筒扭转振动（1）
3.1.1 机组信息
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3.2 机舱相对塔筒扭转振动（2）
3.2.1 机组信息
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4 传动链
4.1 传动链扭转振动（1）
4.1.1 机组信息
（1）与叶片动态特性相关
思考：A型叶片一阶摆振（0.77Hz）与传动链扭振（1.25Hz）两种模态是否存在耦合？
（2）与风速相关
在低风速阶段，风轮转速随风速变化而变化以维持最佳叶尖速比λopt，而桨距角则恒定在0度，使风能转换效率最大化。
在该阶段，受三种阵风（半波、全波和IEC-2）及塔影效应、风剪切影响，叶轮转速不稳定，叶片固有模态易被激振。
（3）与传动链加阻控制相关
传动链加阻基本原理：在转矩设定值基础上附加传动链扭振频率的反相微幅波动，等价提高传动链阻尼；附加的转矩信号需通过测量发电机转速，并通过一个带通滤波器获得。
显然，该控制系统对安装A型叶片的传动链加阻未达到预期。
参考：1）《风力发电机组齿轮箱轴系扭振故障分析》，《风电技术》2017年第6期，肖泽；2）《变速变桨风力发电机组的运行控制策略研究》，重庆大学，谢双义
4.2 传动链扭转振动（2）4.2.1 机组信息
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4.2.3 振源分析
这也是一起传动链扭转共振案例，与转矩加阻控制精度直接相关。
整机厂家根据检测结果修改控制程序后，该风电场26台机组传动链扭振现象全部消除。
（1）叶片动态特性
思考：叶片摆振频率（1.32Hz）与传动链扭振频率（1.5Hz）接近是否影响系统稳定性？
（2）风电机组传动链自身的阻尼系数非常小，在低阻尼下容易产生较大转矩波动，必须在发电机转矩中添加适当的附加转矩来抑制传动链扭振，此时阻尼滤波器控制算法尤为重要。
（3）考虑工程应用场合，先辨别传动链扭振形式，再确定扭振频率，已满足基本需求。
深入分析扭矩波动根源有难度，缘于探究整机动态特性与关键控制算法需牵涉整机厂家多部门。
如同诊断滚动轴承故障时，振动分析师准确判断轴承的损伤程度并给出维护建议即可，进一步甄别轴承具体损伤部位（内圈、外圈、滚动体及保持架）工程意义相对小。
参考：1）《兆瓦级风力发电机组传动系统动态特性研究》，《振动与冲击》2015年第21期，罗勇水；2）《变速变桨风力发电机组的运行控制策略改进研究》，重庆大学，苏东旭。