專利名稱：基于振動(dòng)等效幅值風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)鏈定量故障檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)鏈故障檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種基于振動(dòng)等效幅值風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)鏈定量故障檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)風(fēng)力發(fā)電迅猛發(fā)展，截止2010年底，新增裝機(jī)達(dá)1600萬千瓦，累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到4182. 7萬千瓦，首次超過美國(guó)，位列全球第一。由于特殊的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不但受隨機(jī)的空氣動(dòng)力載荷、慣性力、不同運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)導(dǎo)致的載荷等外部環(huán)境對(duì)運(yùn)行狀態(tài)的疊加；而且其內(nèi)部是集機(jī)械、電子、電氣、液壓于一體的復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)。運(yùn)行環(huán)境惡劣、 機(jī)艙離地較高、自動(dòng)化程度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，特別是傳動(dòng)鏈，一旦發(fā)生故障或損傷，將造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，甚至可能引發(fā)災(zāi)難性事故?，F(xiàn)行的結(jié)構(gòu)和機(jī)械振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)所涉及的振動(dòng)都是由機(jī)器本身產(chǎn)生且直接作用于機(jī)器零部件，對(duì)于外部激勵(lì)對(duì)機(jī)器的振動(dòng)影響沒有考慮在內(nèi)，而風(fēng)力發(fā)電機(jī)組受隨機(jī)的空氣動(dòng)力載荷、非對(duì)稱氣流、慣性力、不同運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)導(dǎo)致的載荷等外部環(huán)境對(duì)運(yùn)行狀態(tài)的疊加，這使得現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)和機(jī)械振動(dòng)評(píng)估方法不適用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)鏈主要包括風(fēng)輪、主軸、增速齒輪箱與發(fā)電機(jī)，直驅(qū)型不包括增速齒輪箱。作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主要組成部分，其可靠性直接關(guān)系到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全可靠運(yùn)行。由于缺少一套合適的理論指導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障檢測(cè)，目前僅靠人工定期維護(hù)及事后檢修，這使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的維護(hù)費(fèi)用居高不下。對(duì)于工作壽命為20年的機(jī)組，運(yùn)行維護(hù)成本估計(jì)占到風(fēng)場(chǎng)收入的10% 15%左右；對(duì)于海上風(fēng)場(chǎng)，用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行維護(hù)的成本高達(dá)風(fēng)場(chǎng)收入的20% 25%左右。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獨(dú)特的變轉(zhuǎn)速運(yùn)行特性，復(fù)雜的工況，行星齒輪增速箱更是由于級(jí)聯(lián)的出現(xiàn)，故障特征交叉影響、多特征耦合，導(dǎo)致運(yùn)行狀態(tài)的確切判定、故障的準(zhǔn)確定位有一定難度。時(shí)域指標(biāo)分析方法簡(jiǎn)單、快捷，是實(shí)現(xiàn)在線報(bào)警的良好選擇；但目前還沒有一套合適的理論來指導(dǎo)時(shí)域報(bào)警閾值的選擇問題，很難對(duì)風(fēng)力發(fā)電組傳動(dòng)鏈狀態(tài)分級(jí)，更談不上預(yù)防性維護(hù)指導(dǎo)。因此，挖掘、研究合適的評(píng)估參量、基于測(cè)試分析確定合理的報(bào)警閾值，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可用性與可維護(hù)性，減少非計(jì)劃性停機(jī)時(shí)間、提高經(jīng)濟(jì)效益，預(yù)防重大事故發(fā)生，具有重要工程應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供基于振動(dòng)等效幅值的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)鏈定量故障檢測(cè)技術(shù)，用于指導(dǎo)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)鏈運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估，保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行、減少非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間，避免惡性事故的發(fā)生，提高經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。本發(fā)明主要針對(duì)陸上非直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的傳動(dòng)鏈，具體部件包括主軸、齒輪箱及發(fā)電機(jī)，提供科學(xué)有效的安全評(píng)估方法。 根據(jù)該方法可以對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組維護(hù)、檢修計(jì)劃的安排調(diào)整給出指導(dǎo)性建議。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的針對(duì)輸出功率不超過IMW陸上非直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組；測(cè)試條件為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，不少于名義輸出功率的20%的生產(chǎn)運(yùn)行模式進(jìn)行并網(wǎng)測(cè)試，該方法包含如下步驟1)使用加速度傳感器，對(duì)發(fā)電機(jī)前軸承、發(fā)電機(jī)后軸承、主軸軸承、行星齒輪增速箱齒圈、行星齒輪增速箱低速軸軸承、行星齒輪增速箱中間軸軸承、行星齒輪增速箱高速軸軸承，這七處水平與垂直振動(dòng)進(jìn)行測(cè)量；特別地，這七處的振動(dòng)頻率分析閾值分別為發(fā)電機(jī)前軸承、發(fā)電機(jī)后軸承的振動(dòng)頻率不超過5000Hz，主軸軸承的振動(dòng)頻率不超過10Hz，行星齒輪增速箱齒圈的振動(dòng)頻率不超過10Hz，行星齒輪增速箱低速軸軸承、行星齒輪增速箱中間軸軸承、行星齒輪增速箱高速軸軸承的振動(dòng)頻率不超過5000Hz ；2)對(duì)所采集的水平與垂直振動(dòng)信號(hào)a (t)，單位為g(9. 8m/s2)，按以下方法進(jìn)行處理
權(quán)利要求
1.基于振動(dòng)等效幅值風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)鏈定量故障檢測(cè)方法，其特征在于，針對(duì)輸出功率不超過IMW陸上非直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組；測(cè)試條件為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下， 不少于名義輸出功率的20%的生產(chǎn)運(yùn)行模式進(jìn)行并網(wǎng)測(cè)試，該方法包含如下步驟1)使用加速度傳感器，對(duì)發(fā)電機(jī)前軸承(1)、發(fā)電機(jī)后軸承O)、主軸軸承(3)、行星齒輪增速箱齒圈G)、行星齒輪增速箱低速軸軸承(5)、行星齒輪增速箱中間軸軸承(6)、行星齒輪增速箱高速軸軸承(7)，這七處的水平與垂直振動(dòng)進(jìn)行測(cè)量；這七處的振動(dòng)頻率分析閾值分別為發(fā)電機(jī)前軸承(1)、發(fā)電機(jī)后軸承O)的振動(dòng)頻率不超過5000Hz，主軸軸承 (3)的振動(dòng)頻率不超過10Hz，行星齒輪增速箱齒圈(4)的振動(dòng)頻率不超過10Hz，行星齒輪增速箱低速軸軸承(5)、行星齒輪增速箱中間軸軸承(6)、行星齒輪增速箱高速軸軸承(7)的振動(dòng)頻率不超過5000Hz ；2)對(duì)所采集的水平與垂直振動(dòng)信號(hào)a(t)，單位為g(9. 8m/s2)，按以下方法進(jìn)行處理
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述步驟幻發(fā)電機(jī)前軸承(1)、發(fā)電機(jī)后軸承O)、主軸軸承(3)、行星齒輪增速箱齒圈G)、行星齒輪增速箱低速軸軸承(5)、行星齒輪增速箱中間軸軸承(6)、行星齒輪增速箱高速軸軸承(7)，這七處振動(dòng)不合格狀態(tài)可細(xì)分為發(fā)電機(jī)前軸承(1)、發(fā)電機(jī)后軸承O)的故障檢測(cè)指標(biāo)H1大于1. Ig小于1. 7g且H2大于6時(shí)振動(dòng)狀態(tài)不合格，應(yīng)密切關(guān)注、預(yù)警諷大于1. 7g且H2小于4時(shí)振動(dòng)狀態(tài)差，報(bào)警； H1與H2其它值時(shí)狀態(tài)異常，需定期檢測(cè)，主軸軸承(3)的故障檢測(cè)指標(biāo)H1大于0. 04g小于 0. 06g且H2大于6時(shí)振動(dòng)狀態(tài)不合格，應(yīng)密切關(guān)注、預(yù)警諷大于0. 06g且H2小于4時(shí)振動(dòng)狀態(tài)差，報(bào)警諷與H2其它值時(shí)狀態(tài)異常，需定期檢測(cè)，行星齒輪增速箱箱齒圈的故障檢測(cè)指標(biāo)H1大于0. 04g小于0. 06g且H2大于6時(shí)振動(dòng)狀態(tài)不合格，應(yīng)密切關(guān)注、預(yù)警諷大于0. 06g且H2小于4時(shí)振動(dòng)狀態(tài)差，報(bào)警諷與H2其它值時(shí)狀態(tài)異常，需定期檢測(cè)，行星齒輪增速箱低速軸軸承(5)、行星齒輪增速箱中間軸軸承(6)、行星齒輪增速箱高速軸軸承 (7)的故障檢測(cè)指標(biāo)H1大于0. Sg小于1. 3g且H2大于6時(shí)振動(dòng)狀態(tài)不合格，應(yīng)密切關(guān)注、預(yù)警諷大于1. 3g且H2小于4時(shí)振動(dòng)狀態(tài)差，報(bào)警諷與H2其它值時(shí)狀態(tài)異常，需定期檢測(cè)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于振動(dòng)等效幅值風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)鏈定量故障檢測(cè)方法，分析評(píng)估風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)鏈運(yùn)行狀態(tài)，適用于陸上非直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。本方法基于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組特有的變轉(zhuǎn)速運(yùn)行方式、復(fù)雜的承載狀況，針對(duì)傳動(dòng)鏈研究并設(shè)計(jì)了一組評(píng)估參量故障檢測(cè)指標(biāo)1與故障檢測(cè)指標(biāo)2；經(jīng)過測(cè)試分析、計(jì)算統(tǒng)計(jì)對(duì)傳動(dòng)鏈振動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行了分級(jí)并確定了相應(yīng)的閾值。本發(fā)明的有益效果是通過使用該定量故障檢測(cè)方法可以確定故障部位并進(jìn)行預(yù)警或報(bào)警，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組維護(hù)與檢修計(jì)劃的安排調(diào)整給出指導(dǎo)性建議，減少非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間、提高風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。
文檔編號(hào)G01M7/02GK102305714SQ20111021242
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者何正嘉, 劉曉楓, 李繼猛, 樊曉華, 程航, 陳雪峰 申請(qǐng)人:北京漢能華科技有限公司, 西安交通大學(xué)