发电机定子绕组端部振动监测系统概要
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中华人民共和国国家标准隐极同步发电机定子绕组端部动态特性和振动测量方法及评定Measurement method and evaluation criteria of dynamic characteristic and vibration on stator end windings of cylindrical synchronous generatorsGB/T 20140-2016代替GB/T 20140-2006发布日期:2016年2月24日实施日期:2016年9月1日中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会发布前言本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本标准代替GB/T 20140-2006《透平型发电机定子绕组端部动态特性和振动试验方法及评定》。
与GB/T 20140-2006相比,主要差异如下:——修改了标准的名称(见封面,2006年版的封面);——修改了标准的适用范围(见第1章,2006年版的第1章);——增加了对转速为1500r/min、1800r/min的4极发电机的评定准则(见6.1);——增加了响应比的测试方法和用响应比评定动态特性的准则(见6.1);——增加了对通频(频率范围为大于或等于转频)的振动限值和评定准则(见6.2);——增加了附录A的内容(见A.3、A.4和A.5)。
本标准由中国电器工业协会提出。
本标准由全国大型发电机标准化技术委员会(SAC/TC 511)归口。
本标准起草单位:哈尔滨大电机研究所、东方电气集团东方电机有限公司、上海电气电站设备有限公司发电机厂、华北电力科学研究院有限责任公司、国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院、国网湖北省电力公司电力科学研究院、北京四方继保自动化股份有限公司、中广核工程有限公司、北京北重汽轮电机有限责任公司、国网山东省电力公司电力科学研究院。
本标准主要起草人:阙广庆、陈昌林、胡建波、钟苏、白亚民、王健军、王劲松、阮羚、刘全、李祚滨、顾俊果、孙树敏。
目录第一章系统概述 (1)1.1 发电机铁芯及端部线棒振动监测系统简介 (1)1.2 系统组成 (1)1.3 Gen20系统软件功能浏览 (2)1.4 系统界面介绍 (4)第二章系统安装与初始化 (5)2.1 系统运行环境 (5)2.2 软件安装 (5)2.3 初始化设置 (6)第三章实时监测功能 (7)3.1 机组系统-棒图 (7)3.2 机组系统-2X棒图 (8)3.3 波形-频谱图 (10)3.4 综合频谱图 (11)3.5 综合极坐标图 (11)第四章振动分析功能 (13)4.1 棒状图 (13)4.2 综合频谱图 (15)4.3 波形-频谱图 (15)4.4 趋势图 (15)4.5 详细趋势图 (17)4.6 瀑布图 (18)4.7 数据选择 (18)第五章在线帮助使用说明 (21)5.1 如何使用帮助 (21)5.2 关于Gen20 (21)第六章事件列表功能 (22)第七章服务功能 (23)7.1 系统参数设置 (23)7.2 网络参数设置 (24)7.3 密码设置和修改 (25)7.4 读黑匣子数据 (25)7.5 清黑匣子数据 (25)7.6 报警限/故障限复位 (25)第一章系统概述1.1 发电机铁芯及端部线棒振动监测系统简介由浙江大学机械与能源工程学院热工及动力系统研究所研制的发电机铁芯及端部线棒振动监测系统是专为发电机铁芯及端部线棒振动监测分析而开发的。
它具有良好的可靠性、灵活的扩展性、较高的实时性和友好的用户界面,能实现多参量同时监测,并通过TCP/IP连入网络。
考虑到监测对实时性的要求,系统采用上、下位机二级结构,下位机(数采器)主要根据上位机(工控机)的指令进行等时间间隔采样或整周期同步采样,当信号超过报警或故障限时,采样结果将保存在黑匣子中以便事故追忆分析。
下位机负责数据的预处理工作,上位机负责数据的保存、数据的实时显示、分析等工作。
上位机软件采用开放式设计,便于移植和功能的扩展,用户可根据实际情况对系统进行组态;整套软件在WINDOWS中文环境中运行,采用全汉化的图形窗口界面、下拉式菜单和对话框实现人机交互,操作简便,并且还配有详细的在线帮助系统,以帮助用户熟悉和应用该系统。
风能发电保护控制装置的振动监测与控制技术随着对可再生能源的需求不断增加,风能发电作为一种清洁且可再生的能源形式,受到了广泛的关注和应用。
在风能发电系统中,保护控制装置的作用非常重要。
而振动监测与控制技术作为一种有效的手段,可以提高保护控制装置的可靠性和工作效率,在风能发电系统中具有重要的应用价值。
本文将对风能发电保护控制装置的振动监测与控制技术进行详细的介绍与讨论。
1. 振动监测技术振动监测技术是通过对风能发电保护控制装置的振动信号进行实时监测和分析,以判断装置的运行状态和健康状况。
常用的振动监测方法包括加速度传感器和振动传感器等。
通过采集和分析振动信号,可以实时监测风能发电保护控制装置的振动状况,判断是否存在异常振动或故障,并及时采取相应的措施修复或替换受损部件,确保风能发电系统的正常运行。
2. 振动控制技术振动控制技术是通过对风能发电保护控制装置的振动进行控制,降低振动幅值和频率,减小振动对装置的损伤和影响。
常见的振动控制方法包括主动振动控制和被动振动控制等。
主动振动控制通过引入控制力来抵消或减小振动,主动地控制振动的幅值和频率。
被动振动控制则是通过改变系统的结构或材料等手段来减小振动的幅值和频率。
选择合适的振动控制方法,可以有效降低风能发电保护控制装置的振动,延长其使用寿命。
3. 振动监测与控制技术的应用振动监测与控制技术在风能发电系统中有着广泛的应用。
首先,它可以帮助监测风能发电保护控制装置的运行状态,及时发现故障并采取措施进行修复,提高系统的可靠性和稳定性。
其次,通过控制装置的振动,可以减小振动对装置的损伤和影响,延长其使用寿命,降低维护和更换成本。
此外,振动监测与控制技术还可以优化风能发电系统的运行参数,提高发电效率,降低能耗和环境污染。
因此,振动监测与控制技术在风能发电系统中具有重要的应用价值。
4. 振动监测与控制技术的挑战与展望尽管振动监测与控制技术在风能发电系统中的应用已取得了一定的成绩,但仍然面临一些挑战。
汽轮发电机定子绕组端部模态测试与分析何青;崔志斌;韩泓池【摘要】汽轮发电机的定子绕组端部在运行中受到旋转电磁力的作用而受迫振动,造成安全隐患.因此,新机出厂或大修时,需对发电机定子绕组端部动态特性做出判断,以便及时排除故障,减少经济损失.以模态分析的试验法为指导,对一台汽轮发电机的定子绕组端部进行测试和试验数据分析,进而得出该发电机励端和汽端的模态振型估计结果.在测试和分析过程中发现:模态置信准则矩阵能够为可能的错误模态估计结果指出思考的方向;不理想的激励信号输入或不理想的响应信号试验数据会降低模态估计结果的精度.【期刊名称】《电力与能源》【年(卷),期】2017(000)004【总页数】5页(P467-471)【关键词】汽轮发电机;定子绕组;模态测试;模态分析;模态置信准则【作者】何青;崔志斌;韩泓池【作者单位】华北电力大学能源动力与机械工程学院,北京 102206;华北电力大学能源动力与机械工程学院,北京 102206;华北电力大学能源动力与机械工程学院,北京 102206【正文语种】中文【中图分类】TM311在汽轮发电机运转发电过程中,定子线圈电流和转子端部的漏磁通彼此作用,定子端部绕组会受到它们之间所产生的旋转电磁力的作用。
定子绕组端部出现的振动问题,从20世纪90年代起,我国对此问题开展了研究。
模态分析是力学结构动力学特征研究的一种手段,模态参数可通过仿真计算或试验数据分析得到。
在汽轮发电机的研发过程中,利用ANSYS等有限元分析软件进行的计算模态分析,能够为定子端部结构设计提供一定的技术支持[1]。
在汽轮发电机新机出厂、交接及检修过程中,试验模态分析能够为其定子端部的动态特性评判提供依据。
基于多年来工程人员的应用经验及研究人员的研究成果,我国于2006年发布了《透平型发电机定子绕组端部动态特性和振动试验方法及评定》的国家标准。
近些年来,测量按国外先进技术制造的1 000 MW汽轮发电机定子端部的动态特征时,仇明等发现了尽管测试结果不与标准要求相符但被测对象并不存在端部故障的情况,并提出了修订标准的建议[2]。
风力发电机组在线振动监测系统及现场应用研究为了能够更好的避免和减少风力发电机故障带来的重大事故和安全隐患,并且在日常对风力发电机进行维护节省成本,在线振动监测系统必不可少。
本文介绍了在线监测系统的功能简介、工作原理、传感器测点选取和数据处理等关键技术及系统实际应用,对风电振动监测具有一定借鉴意义。
标签:风力发电机组;在线振动监测;现场应用1 系统功能简介风力发电机组工作条件通常比较艰苦,经常地处风沙四起的荒漠或海风盛行的海上,且在变速变载条件下运行。
因此,风电机组设备的相关零部件出故障的几率大大高出其他机械设备,为避免风电机组零件损坏造成的不必要经济损失,机组在线监测势在必行。
风电场中的在线监测系统,需对每一台机组都进行实时的状态监控与故障监测。
所以,监测系统采用分布式设计,主要由硬件和软件两个部分组成:硬件包括振动一体传感器、数据采集仪、现场服务器以及中心服务器等;软件部分包括数据传输和数据诊断分析与报警等功能。
系统软件设计较为复杂,数据传输功能,包括数据采集、数据存储、数据上传等单元;诊断分析功能,先进行信号提取,再进性处理,识别信号特征,接着对故障进行诊断,最后显示报警状态。
其中,采集的信号主要包括发电机前后轴承处的振动信号、发电机接地电压等信号。
2 系统工作原理目前,风力发电机组的故障检测与诊断技术有多种:振动检测、温度检测、声发射检测及润滑油分析检测等多种方法。
针对每种检测方法各有其优缺点:温度检测方法简单,但引起温度变化原因复杂多变;声发射检测技术通过故障设备本身发出的高频应力波信号检测,受周围环境噪声的干扰较小,但是相关测试设备费用贵、误报警率高,且对测试条件、测试环境以及测试信号的消噪预处理技术等环节要求较高;振动检测技术应用较为广泛,技术相对成熟,主要实时监测风电机组发电机前后轴承座表面的振动数据,这些实时的数据能够被规整在一个较长的周期内形成波形图,便于工作人员在这个周期内进行趋势分析,确定发电机前后轴承的工作情况,以及各个零件的健康状况,便于尽早发现发电机内部的零件损伤。
设备管理与维修2021翼4(上)图6阴转子表面啃咬痕迹大型水轮发电机端部振动在线监测杨军1,周明1,邹洪刚1,唐李军2(1.国电大渡河大岗山水电开发有限公司,四川雅安625000;2.成都英孚德科贸有限公司,四川成都610000)摘要:大型水轮发电机定子绕组端部是发电机设计、制造和装配最复杂的部件之一,发电机组定子绝缘监测是目前公认的技术难点。
采用加速度传感器,解决在高电压、强交变电磁场的特殊环境下端部振动监测难题,介绍平台大数据分析功能,结合在线监测数据,形成智能分析诊断模型,实现对机组运行状态智能判断。
关键词:水轮发电机;定子绕组;端部振动;在线监测中图分类号:TM312文献标识码:B DOI :10.16621/ki.issn1001-0599.2021.04.710引言发电机正常运行时,定子绕组端部不停运动,振源主要是双倍频交变电磁力。
正常通过定子线圈和线棒的50Hz 或60Hz电流,会产生100Hz 或120Hz 的巨大电磁力。
若绕组端部支撑固定不足,线圈会因振动使绝缘逐渐磨损。
定子绕组端部振动是电机发生故障的一个重要原因,也是大型水轮发电机非常重要的故障机理。
绝缘故障产生机理的多样化,受外界干扰造成绝缘监测数据的非准确性,绝缘数据判读的经验性,这些因素都严重制约发电机组绝缘监测技术的发展。
1水轮发电机端部振动在线监测难点水轮发电定子绕组并联支路较多,按照目前众多振动监测技术的惯例,仅安装个别监测传感器,是无法有效监测端部振动的,给计划检修带来诸多不确定因素。
为使监测数据能够行之有效,需要一个大量、长期积累的、经过时间考验的数据库作为参考。
同时还需要有人工智能的手段,通过与数据库中数据在幅值、相位、频率和特征参数的对比,达到自动判断的效果,在机组状态检修中发挥主动作用。
发电机内部电气环境非常恶劣,是一个高电压、强交变电磁场的特殊环境。
在强电磁场的作用下,金属结构的普通传感器可能产生放电,引起磁场分布的变化,干扰自身工作。
发电机定子绕组端部机械振动模态的测量1发电机定子绕组端部结构及所受电磁力发电机绕组端部的结构设计随着发电机冷却方式以及制造厂的不同而有所不同,其固定方法基本上可分为绑线式、压板式、绑线和压板相结合式等。
由于汽轮发电机的定子绕组端部处在复杂的端部漏磁场中,而且结构上类似于悬臂梁,不易固定得像槽内线棒那样牢靠,因此无论是在正常运行状态还是在系统发生故障时,端部绕组尤其线棒鼻端处振动最大,绝缘容易受伤,特别是槽口绝缘可能出现击穿和接地现象。
因此,各制造厂很重视端部结构设计,以防止发电机因绕组端部振动过大造成绝缘损伤而引起突发的相间短路或对地短路事故。
实践表明,发电机大量的事故源于其端部绕组的振动,如澳大利亚新南威尔士某发电厂安装了4台相同型号的500mw汽轮发电机,其中3台于1981年的8个月里都发生了汽侧定子绕组端部磨损引发的短路事故,剩下的1台运行到1982年不得不更换了整个定子。
再如,石横电厂某300mw全氢冷发电机,是上海电机厂引进西屋公司制造技术的第一台产品,由于定子绕组端部固定结构不合理,接连两次发生定子绕组端部短路事故。
可以通过有限元方法计算端部复杂的漏磁场,进而算出在稳态运行和系统发生故障时端部绕组各点的受力情况。
各点受力可用下式表达:=f0+f2cos(2et+以一台1000mva汽轮发电机为例,图1、2、3给出了额定运行时(满负荷、功率因数0.95)端部绕组上、下层线棒出槽口处三个不同时刻沿周向的径向受力分布情况。
.tfi图1f时■上、F层絃*出槽口处轻向受力沿周向分布情軌图1中®t=0°时,ia=0,a相相带绕组线棒各点受力为0。
因为磁密沿周向近似正弦分布,b、c相受力沿相带也近似正弦分布。
由于n 维线性系统响应{x }可用下式计算: 图2中血=30。
时,上、下层线棒受力沿周向近似椭圆分布,两椭圆主轴基本垂直。
图3中rot =60°时,ic =O ,c 相相带绕组线棒各点受力为0。
1 概述随着发电机单机容量的增加,定子绕组端部受到的倍频电磁力随之增大。
如果定子绕组端部的固有频率接近100Hz,在运行中绕组端部将会产生较大的谐振振幅。
近年来,国产和进口大型汽轮发电机由于定子绕组端部谐振,而引起绑绳、支架固定螺栓、槽内紧固件松动和线棒绝缘磨损的现象时有发生,因而开展发电机定子绕组端部动态特性的测量和评定工作十分必要。
1.1 试验目的对发电机定子绕组端部动态特性试验而言,主要包括:发电机定子绕组端部整体模态试验、定子绕组鼻端接头固有频率测量、定子绕组引出线和过渡引线固有频率测量,以检测是否避开二倍频电磁共振;测量发电机定子绕组端部及其支承结构的振动,考核发电机振动保证值指标。
1.2 相关标准和规范(1)《大型汽轮发电机定子绕组端部动态特性的测量与评定》(DL/T735-2000)(2)《透平型发电机定子绕组端部动态特性和振动试验方法及评定》(GB/T20140-2006)(3)供货合同中:性能保证和试验。
(4)以往标准:DL/T596-1996电力设备预防性试验规程、JB/T8990-1999大型汽轮发电机定子端部绕组模态试验分析和固有频率测量方法及评定。
1.3 相关术语1.3.1 模态试验为确定系统模态参数所做的振动试验,通常先由激励和响应关系得出频率响应矩阵,再由曲线拟和等方法识别出各阶模态参数。
1.3.2 频响函数(频率响应函数、传递函数)对瞬态激励而言,输出的傅立叶变换与输入的傅立叶变换之比。
1.3.3 相干函数1()x t和2()x t的互谱的绝对值的平方与各自的自谱的乘积之比。
1.3.4 模态参数模态的特征参数,即振动系统的各阶固有频率、振型、模态质量、模态刚度与模态阻尼。
1.3.5 固有频率由系统本身的质量和刚度所决定的频率,n 自由度系统一般有n 个固有频率,按大小次序排列,最低的为第一阶固有频率等。
1.3.6 振型机械系统的某一给定振动模态的振型是指由中性面(或中性轴)上的点偏离其平衡位置的最大位移值所描述的图形。
!"#!$%&$'(')*+&,-./&$01$21(3$&)%)$(0%)1风力发电机振动采集分析与监控系统谷泉辽宁科技学院!辽宁本溪!&&B$$@摘4要 本文重点是以风力机组的总体振动数据为模型 通过准确真实地检测出在各种风力 转速等条件下 对反映了风机总体振动状况的各个特性点的振动数值加以分析 从而从总体上掌握了风机的工作状况 当风机的工作振动信号处于安全门限后 可进行故障告警和停止保护动作关键词 振动监控 风力发电机组 加速度传感器44风力发电机组在工作时出于各种因素)机舱内的很多部位会出现震动的情况)这种震动如果频率和幅度达到一定条件时)就会影响风电机组的正常工作)严重时甚至会使发电机组彻底损坏)所以)发电机的震动监测管理系统是非常重要的(而6#>(69!j(轴加速度感应器)能够实时检测出发电机内的震动情况)并将信息上传到相关的安全检测模块中)如果此时的震动值已经超过了报警的阀值)安全检测模块就会发送命令)切断风电机组的安全链)使之能够停止运行)以避免继续震动而使风电机组受到损伤)达到保护机组的目的(同时)监测控制系统还需要向数据分析管理模块上传相关振动情况的数据分析)而这种数据分析将成为对风电机组震动的频率数据分析与频率趋势数据分析的重要基础)从而进一步在线修改监测参数)以提升风电机组监测的技术水平(&风力发电系统的发展与现状风能发电设备通常由风轮+变速系统+发动机+储能装置等部分组成(而风能发电的对于环境的要求)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(桨式风力机属于水平旋轴风能发电机)也是这类发电机中最常见的型号(这种风力机的翼型和普通飞机翼形相差不多)但为改善启动特性)或减少空气动能损失)多选用叶根稳固性较高+叶尖稳固性低具有较大螺线角度的构型(当它的风力必须超过最高风力时)才输出的额定功率(在一个运行周期内)水平旋转轴风力发电机的叶片并不仅仅受到惯性的影响)还会有重力与惯性共同作用(然而地球的惯性运动并没有固定的方向)但重力的方向是恒定不变的)这就意味着水平旋转风力发电机的叶片所受到的压力是交变载荷)这种压力很容易使叶片发生损伤)使用成本较高(此外)水平旋转轴风力发电机通常与地面相距几十米)使安装与平时的维护维修比较困难)不仅安全风险较大)还会大大增加企业的运营成本(垂直风能发电机与以往的水平旋转轴风力机的结构原理和型式并不相同)而是将发动机+传动系统+传动系统等关键部件从几米高的蒸馏塔移至数十米高的地面)这不仅便于维护)而且使工作环境更加稳定和安全(而叶片的风轮采用的是特殊的67型三片式抛物面)不仅大大提高了发电机叶片的抗风能力)还能对风能的利用率大大提高*它集成了所有电机的功能*采用支架与横梁的整体组合)提高了风轮顶部的横向驱动力(但是)尽管垂直轴风力机叶片的承压状态要高于水平轴风力发电机)但是仍受制于惯性力和重力的作用)只能获得恒定载荷)但是使用的时间会比水平轴长(对水平转轴风力发电机)在大风发生时)桨叶的迎风角也相应改变)这样将表现出风能机组的两点问题!一是)如果实际风速超过了风轮的设计工作点风速)那么桨叶就必须可以手动地把功率控制在一定值左右)但是由于风能机材料的物理特性是有所限制的(二是当运转中的风机)在突然失去供电"突率负载%的情形下)桨叶本身必须具有刹车力量)使得风能发电机组可以在强风状况下)安然停机(早期的定桨距风力发电机组风轮并不具有刹车力量)在脱网时会完全通过设置于中低速轴以及高轴上的机械刹车装置实现制动控制)虽然这对中小型发电机组来说问题不大)但是对大功率风机组就会有较大的影响(由此发现)相比于传统的水平轴风力发电机)垂直轴风能发电机具备设计方式先进+风力效率高+启动风速较低+无噪声等诸多优势)并有着较为广泛的市场使用前景( "风力发电机的问题及故障分析)&$风力发电的原理风能发电技术)是指使用风能驱动风力涡轮机叶片的转动)然后通过加速器提高转速)从而驱动发电机发电&$'(按照目前的风车技术)一般是每秒五米左右的风力)便能够进行风力发电(由于风能发电既具有不是能源问题)又没有产生辐射或污染环境等潜在的优点)使得风能发电正?BC科技风DEDF年FD月电子信息. All Rights Reserved.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(小型风力发电技术系统的运行效率也相当高)所有组件都非常重要(它的叶片也可以用来承载风能或将机械能转换成电能*尾翼设计使叶片始终朝向外风方向)从而获得较大的风力*旋转时)它在磁铁的磁场中旋转)电流通过磁场中切割的磁线产生高频电压和电流)从定子引出后流入电网()&)风力发电存在的问题风力作为能源使用的时间较短)但是风力发电作为可再生能源)不仅发电能力强)对环境的污染也微乎其微)因此在世界范围内受到了广泛的青睐)尤其是在我国较为偏远的山区+大草原等传统发电线路难以实现的地区)利用风力发电改善了其用电困难的情况(而且这些地方的年平均风能能达到中国规定的国家标准)非常适合建设各种类型和等级的风电机组)投资相对较小)灵活性和轻便性较好(因此)风能作为一种资源)具有多重利用价值)而且可以综合利用(单个风电场在发电时)必须因地制宜调节装机位置)以解决每户的供电问题(当风电机组采用并网方式进行发电时)必须以最高容量向电网输送能量(然而)风力发电也存在着很多问题)如生产成本+发电效益以及管理水平)尤其是管理(对风力涡轮机的工作状况以及性能的评价)很大程度上依赖于其控制器(也可以说)控制器是整个风力发电的核心与灵魂)同时也是制约着整个风力发电发展的诸多瓶颈(而怎样冲破这一瓶颈)并寻找解决的办法)是当前探讨与研究中的热门话题()&(风力发电机故障振动的特点分析国内外研发技术人员在对不同类型风电机组的机械结构进行梳理后)对风电机组的故障进行了调查总结)发现最常见的故障主要集中在机舱的机械部分(尽管低速轴和中速轴+齿轮箱+高速轴和风力涡轮机偏航系统经常出现故障)但这些故障的根本原因在于轴和齿轮等部件的问题()&(&$轴主轴与风力发电机的齿轮箱相连(膜片联轴器用于完成齿轮箱与高速轴之间的连接)齿轮箱内部也依靠旋转轴传递能量(轴在每个部件中起着非常重要的作用)因此确保轴的安全稳定运行在整个风力涡轮机中起着至关重要的作用()&(&)齿轮齿轮是一种机械元件)利用齿的啮合传递扭矩(通过齿轮之间的合作)可以实现改变扭矩+旋转+运动形式和方向的目的(因此)齿轮传动的方法具有相当高的传动效率)传动比也非常精确(同时)它还可以应用于不同的功率)因此该设备作为一种机械部件)得到了广泛的应用(齿轮的失效不仅受设计+制造+装配等因素的影响)还受其运行过程中的热处理和润滑等因素的影响(正常情况下)设备运行一段时间后会产生一些缺陷(在实际维修过程中)一些微小的缺陷是很难被发现的)但这些缺陷可以通过分析振动信号得到(齿轮传动和故障会引起一些特征振动)它们的组合会导致振幅调制和频率调制(振幅的调制是指齿的表面载体对振幅的影响(频率调制是指在某一频率附近横向频率的影响(通常)频率调制和振幅调制同时发生()&(&(滚动轴承滚动轴承是现代机器中最常见的部件之一(同时)它也起着非常重要的作用(在传动过程中主要起到固定和降低载荷摩擦系数的作用(轴承通常由四部分组成!滚动体+保持架+外圈和内圈(这些组成部分起着非常重要的作用(任何部件故障都会导致滚动故障(轴承主要会出现磨损+拼贴+腐蚀+疲劳和断裂(滚动元件在内圈和外圈之间自由滚动(尽管由于实际生产中的误差)滚动体的表面是光滑的)但滚动体不是标准球体(因此)滚动体通常伴随着交变激振力)其中特征滚动频率在频谱中占有很大的分量(工作期间)轴承损坏点会不断冲击与其接触的零件)导致冲击振动(该频率是轴承部件发生故障的频率(因此)检查轴承故障时的关键点之一是找出故障引起的周期性冲击的特征频率()&(&3其他问题机械部件上有几个缺陷)以上总结了主要部件的一些常见故障(同时)其他缺陷也值得我们研究和分析(连接松动也不时发生)这将降低零件连接的刚度(其振动特点是!重心和轴线轨迹不稳定)频谱中存在高阶重复频率分量)且在冲击波中振幅较大(因此)当高次谐波振动的振幅超过转子旋转频率振幅的一半时)我们有理由认为存在连接松动故障(%风力发电机振动采集分析与监控系统的组成所谓风力发电机振动采集分析与监控系统)主要分为三大模块)包括振动感应器+安全检测以及上位机分析系统(而根据风机振动的特性)既要遵循实用性)也要寻找最优预测系统配置的原则考虑)本系选择近年来快速发展的D:D >"微电子机械系统%加速度计)作为振动信息测量的感应器(这种感应器具备低成本+低功耗+功能完善+中低频特性良好等优点)并能够检测动静加速度)连通带也可以调整)使用起来并不复杂)而且对风机振动测量的精度也符合现阶段的要求(此外)监控系统可以把用于监控的在线监测数据和用于分析的离线分析统计信息数据分开记录)传输至不同的模块内)从而使系统的效率更高)在保证数据分析完整性的同时)也能对设施总体执行状况进行全面的分析)同时也实现了监控数据分析的即时性)从而提高管理的准确性)也能降低漏报概率以及提高监测的$A 电子信息科技风DEDF 年FD 月. All Rights Reserved.有效性)从整体上提高了监测分析设备的技术水平( (&$振动传感器模块运行分析振动感应器模组)是由加速度信号的采集电路所构成)而为让模块能够更为灵敏)通常都会使用三轴加速度传感器+单片机控制器)或是通信集成电路(其中)前三轴加速度传感器的最大量程可选择[)P和[0P(而加速度传感器)最大采样频率是一百六十赫兹)需要设定的配置寄存器进行调整(此外)上位机在校准传感器模块时)需要首先将校准信息传输至单片或微型计算机中)然后再由单片或微型的计算机系统将数据存放在存储芯片中)并将这些数据分派给传感器以及相应的辅助寄存器(单片机在上电时)将先读取存储在芯片中的校正数据)接着再将这些数据下载到位于传感器内的辅助寄存器中(而单片机控制器也将在接受时到路由传感器内部所形成的中断脉冲后)立即用><#通信接口读取加速度值)并将g+e+h轴上的数据经由通信口传给安全检测模块(传感器模块和监控模块之间的通信协议中增加了校验字节)以避免在通信过程中因为线路干扰而产生的错误数据)导致系统误报((&)安全监控模块运行分析安全监控模块系统实时收到传感器数据模块系统所上传的数据信息后)对各个轴承的震动统计进行实时数据分析)得到了预定周期的各轴承的峰值)并进行了矢量叠加计算后和预先设置的安全门限值作对比)一旦持续高于门限值且持续时间大于两秒钟后)可由控制继电器使风力发电机突然刹车并停止工作)进入设备故障保护状态(在振动检测数据恢复后)监测机构才准许风机继续工作(监控模组则具有记录设备发生故障事件的功能)将故障数据存储到大容量的存储芯片中)以方便于上位机读取(在该功能模块的主控=<i在接收到上位机命令时)并需要对命令进行分析)以便判断上位机命令的实际运行任务)在这里还包含了如下命令!对校准设备的参量指令!在出厂前)对传感器)以进行零点和增益的校正*对基本参数读取命令!读取当前监控模组的设置参数*故障历史数据读出命令!读取机组的历史故障数至上位机*门限设定命令!设定高振动的综合报警门限*正常传输震动数据包指令!发送经感应器检测的震动数据包至上位机)进行时间+频域解析((&(上位机配置分析软件该部分的软件系统功用主要是对监测系统模块和传感器进行初始化时间设定)并对监测数据进行了时间区域和频率区域的分类与存储(时域映射信息分析!通过计算并指示出现场测量点的三轴+两轴和单轴上的波浪状+辐值等)并设定了数据记录门限)在测量数据超过该门限时后自动保存为故障数据(为了更准确地结合风机中振荡信号的低频段分量特性)该分析软件系统采用了软件滤波方式)进而得到了在目标频率内的全时域分析信息波形(高频区域信息分析!通过对观测信息数据中的目标在高频范围内作d d Q频率上的分解)获得频率图)有助于观测目标频率内的振荡特征(根据测试结果显示)如果振动信号的强度二赫兹或者在,MH的倍频左右)则风力发电机组能够正常进行作业(因此)对监控模块进行设置时)可以将总带宽设置在一点五赫兹与三赫兹之间)这样)对风力发电机组中各轴流式的振动峰值是否在安全区域的检测更加准确)避免了出现高频率的干扰信号时)系统误报的情况(结语总而言之)本着分析了当前阶段风力发电机的现状与问题所在)并针对风力发电机振动采集分析与监控系统的震动传感器模块和监控模块进行了分析和研究)使系统能够完成对风力发电机振动信号采集分析与监控系统的基本功能)希望能为相关工作人员提供些许便利(参考文献($)龚敏明"王占国"郭宏榆&风力发电机组振动监控与分析系统的研究(])&今日科苑")%%1%T3&())邵志伟&风力发电机状态监控与数据分析系统(!)&华北电力大学&北京'")%%1&(()韩玉斌&基于>Q D()的振动信号采集系统研究与实现(!)&东北石油大学")%)%&(3)李腾"吕跃刚&风力发电机组振动状态监测与故障诊断(])&科技风")%$(&$3'&基金项目 辽宁省自然基金资助计划项目*大型风力机传动系统多故障耦合运行状态演化的研究+&)%$'2D>2 $10'作者简介 谷泉&$'W3,4'"女"汉族"辽宁沈阳人"博士"讲师"研究方向%振动噪声控制与分析!机械设备故障诊断技术#&AC科技风DEDF年FD月电子信息. 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