当前位置：文档之家 › 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

  • 格式：docx
  • 大小：37.15 KB
  • 文档页数：39

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.....................................……,................................……,.39

4.4.1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.....................................................……16

2.7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..............……`......................................................……17

3.1.1有量纲特征参数.....……,.............................................................……17

3.1.2无量纲动态指标.........................................……,........................……17

合集下载

风力发电机故障检修与处理

风力发电机故障检修与处理

风力发电机故障检修与处理

摘要：随着我国社会的不断向前发展，各种资源面临短缺，人们对于可再生性清洁资源的使用重视程度越来越高。风力发电是实现将可再生性风能资源有效转化成电力资源，为社会提供更加优质和充足的电能，推动整个社会快速向前发展。在风力发电过程中需要使用到大量的风力发电机组，由于风力发电机组的系统构成相对比较复杂，在工作过程中转子叶片的转速会随着外部风速的变化而做出相应的调整。基于此，本文将对风力发电机故障检修与处理对策进行分析。

关键词：风力发电机组；故障诊断；处理技术

1 风力发电机的介绍

风力发电机是把风能转换成机械能，机械能转换成电能的一种电力装置，通常由风轮、发电机、调向器、塔架以及储能装置等构件组成。风力发电的原理可以做出如下阐述：风力驱动风车叶片转动过程，运用增速机去增加旋转速度，进而使发电机发电。结合当前我国的风力发电机技术能力，大概是3m/s的微风速度就能开始进行并网发电。

2 风力发电机的常见故障

2.1 变流器故障

变流器是风力发电机的重要组件之一，其作用主要是在叶轮转速持续改变下调控输出端的电压水平，具体控制原理即是维持变流器内电压水平及频率和电网电压水平及频率的一致性。通常而言，电流电压是造成变流器运行过程中发生故障问题的主要因素，在电流、电压过高的运行工况下，很容易使变流器设备发生过热现象，而电流电压过低则会导致欠电压现象，当发生以上异常状况时，便会造成变流器的开关超出设备正常运用可承受的电压电流极限范围，进而导致变流器出现运行故障，严重时发生被击穿损坏的情况。当前，国内发电场配备的变流器设备运行期间主要采用两种散热方式，其一是风冷，其二是水冷，主要的散热作用对象是变流器柜体，这主要是由于柜体温度过高时，便会干扰内部热敏感元件及线路运行的稳定性，造成变流器运行异常。

2.2 发电机故障

发电机的作用主要是实现自然能、机械能、电能之间的能量转换，最后通过电网把电能传输到用电客户应用。异常振动、过热、线圈短路或断路等是发电机运行期间的常见故障类型。其中发电机振动是评估电路运行质量的一项常用指标，如果发电机出现过于强烈的振动现象将会破坏机组的稳定运行状态，增加电机大轴断裂的风险，不利于发电场安全生产，影响经济效益。引起发电机异常振动故障的因素较多，包括机组设计理念不符合发电场技术要求、发电机部分零件质量或精度不达标，发电机工作负荷过大等。

风电场中风力发电机组运行的常见故障及针对性处理建议

风电场中风力发电机组运行的常见故障及针对性处理建议

风电场中风力发电机组运行的常见故障及针对性处理建议

摘要：风力发电是可再生能源领域的重要组成部分，风力发电机组在风电场中起着关键作用。然而，风力发电机组常常面临各种故障，本论文介绍了现代风力发电技术中的故障预测与维护策略，以提前发现潜在问题并采取预防性维护措施，从而降低故障对风电场的影响。

关键词：风电场；风力发电机组；故障

在当前全球对可再生能源的需求不断增加的背景下，风能被广泛认为是一种可持续的清洁能源，已成为能源领域的关键组成部分。风力发电机组作为风能转化为电能的关键设备，在风电场中扮演着至关重要的角色。然而，尽管风能的利用具有显著的环境和经济优势，但风力发电机组在其长期运行过程中常常面临各种故障，这些故障可能导致电力生产效率下降、维修成本增加，甚至影响电力网的稳定性。本论文将深入探讨风力发电机组在风电场中运行过程中可能遇到的各种故障类型，并提供针对性的处理建议，旨在帮助维护人员和运营商更好地应对这些挑战。

一、常见故障类型

在风力发电机组的运行过程中，常常会遇到不同类型的故障，这些故障可以大致分为三类：机械故障、电气故障和控制系统故障。以下将简要介绍这些故障类型以及可能的原因。

（一）机械故障

机械故障在风力发电机组运行中占据着重要地位，它们是由于多种复杂因素交互作用引起的，常见的机械故障包括叶片损坏、轴承故障和发电机故障。这些故障不仅对风力发电机组的性能和可靠性构成威胁，还可能对能源生产和维护成本产生不利影响【1】。

（二）电气故障

电气故障在风力发电机组的运行中占据重要地位，涉及电缆、接线以及发电机的定子和转子。这些故障可能是由多种原因引起的，包括电缆老化、不正确的安装或动物造成的干扰等。电气故障不仅会威胁风力发电机组的正常运行，还可能对电网稳定性和维护成本产生负面影响。

（三）控制系统故障

在风力发电场中，控制系统的稳定运行对于风力发电机组的性能和安全至关重要。控制系统故障包括风速控制问题和故障监测系统问题，它们可能由于多种原因引起，包括传感器故障、软件问题或通信中断等。

探讨风电机组状态检测技术

探讨风电机组状态检测技术

探讨风电机组状态检测技术

摘要:容量小是风电机组运行过程中的主要特征，基于其容量小的特征，在风电机组检测时表现出一定的特异性，为有效评估其运行状态奠定了基础。现阶段，风电机组多分布于人烟稀少的地区，该区域通讯不变，交通受阻，风电场管理运行存在较多问题，维修工作面临着很大挑战。基于此，本文对风电机组状态检测技术进行了分析，并阐述了风电机组状态检测的发展趋势，为准确掌握风电机组运行状态、提高风电机组管理水平提供了参考。

关键词：风电机组；运行过程；状态检测；

1风电机组状态检测技术现状

1.1振动状态检测流程

风电机组运行过程中荷载水平不断变化，随着荷载大小的不同，齿轮箱振动能量有所改变，尤其是风电机组转速变化时，齿轮箱内的不同零部件的转动频率有所差异，轴承故障特征频率值也会有所变化。基于此，需在明确风电机组基本结构组成的基础上了解不同构件的转速变化特征，同时熟练掌握其工作模式，便于准确采集齿轮箱内零部件、后端轴承的运动数据。

小波分析技术、频谱分析技术在振动状态检测中应用广泛，作为信号分析的技术方式，上述检测方案能够通过识别故障特征频率确定设备运行状况。基于标准运行数据和对故障特征频率数据的识别与比对，可初步判断风电机组运行状态，对传动链故障精准判断，及早发现传动链轴承或齿轮故障。大量实践案例证实，该方案应用效果佳，故障识别率高。

1.2油液状态检测流程

我国常用的风电机组中，齿轮箱与齿轮间啮合应力水平高，运动状态下齿面间会形成油膜，油膜条件较差，齿轮间相对滑动。为确保风力发电机组运行正常，需合理选用齿轮箱润滑油以提高其耐磨性能，改善其热氧化稳定性，提高风力发电机组的使用寿命，通过提高润滑性能降低摩擦系数，防止应力水平过高降低设备寿命。

风力发电机组需要润滑的部位包括液压刹车系统、轴承轴、齿轮箱、偏航系统等，实践中应用最广泛的油液检测技术包括在线检测和离线检测两种。油液状态检测时，工作人员通过收集风电机组相关部位的润滑油、润滑脂，在实验室内利用光谱分析仪对其性能指标加以检测。在线技术进行设备检测需与相关检测设备配合，通过金属颗粒检测设备对过滤后的齿轮箱底部润滑油进行检测，与离线检测相比，在线油液检测技术的成本高且可检测项目指标少，故在线检测技术逐渐被淘汰。

气象条件下风电机组状态监测与分析

气象条件下风电机组状态监测与分析

气象条件下风电机组状态监测与分析

风电是一种零排放、可再生的风能利用方式。在发电过程中，风电机组处于复杂的自然环境中。风电机组的状态受到气象条件的影响，而气象条件的变化对风电机组的性能和安全性也有重要影响。因此，对风电机组的状态监测和分析显得尤为重要。

风电机组状态监测的方法

风力发电机组状态监测的主要方法包括机械控制系统监测和电气控制系统监测。机械控制系统监测主要是通过机械传感器来监测风力发电机组的机械状态，如测量旋转速度、振动和温度等。电气控制系统监测主要是通过电气传感器来监测风力发电机组的电气状态，如测量电流、电压和功率等。

此外，还可以通过安装气象站来监测风力发电机组周围的气象条件。通过分析气象数据，可以预测风力发电机组的工作状态，为风力发电机组的维护和管理提供重要信息。

风电机组状态分析的方法

风力发电机组的运行状态是非常复杂的。状态分析是通过对风力发电机组的数据进行处理和分析来了解风力发电机组的运行状态，并评估风力发电机组的工作效率和性能的方法。

目前，风力发电机组状态分析的主要方法有基于规则、基于统计和基于机器学习的方法。基于规则的方法是通过规则定义和规则库来分析风力发电机组的状态。基于统计的方法是通过统计学原理和数据分析来分析和评估风力发电机组的状态。而基于机器学习的方法是通过机器学习算法和模型来评估和预测风力发电机组的状态。

风电机组状态分析的应用 风力发电机组状态分析在现代风力发电行业中具有重要的应用价值。例如，在风力发电机组的比较、评估和选择方面，可以通过风力发电机组的状态分析来确定风力发电机组的工作效率、稳定性和可靠性。在风力发电机组的运行和维护方面，风力发电机组的状态分析可以为风电场提供完整的运营和维护计划，并提高风力发电机组的安全性和稳定性。

结论

风力发电技术的发展一直在追求更高的发电效率和更高的经济效益。在这个过程中，风力发电机组的状态监测和分析将发挥极其重要的作用。风电机组状态监测和分析的应用将有助于提高风电机组的性能和可靠性，促进风力发电业的发展和进步。