風力發(fā)電機組主傳動鏈滾動軸承運行狀態(tài)評估結果和措施、定期維護項目及要求、基于評估結果備件計劃

1、AA附錄A （資料性）典型運行狀態(tài)評估結果和措施A.1 故障特征頻率根據軸承的幾何參數、滾動體數量和軸承轉速，按公式（A.1）、（A.2）、（A.3）、（A.4）分別計算出軸承保持架、滾動體、外圈、內圈的故障特征頻率，單位為赫茲（Hz）：f保持架故障特征頻率=N2×60×1-DrDP×cos(A.1)f滾動體故障特征頻率=N2×60×DpDr×1-DrDp2×cos2.(A.2)f外圈頻故障特征率=Nnum×f保持架故障特征頻率.(A.3)f內圈頻故障特征率=Nnum×N60-f保持架故障特征頻率.(A.

2、4)式中：N軸承轉速，單位為轉/分鐘（rpm）；Dr滾動體直徑，單位為毫米（mm）；Dp節(jié)圓直徑，單位為毫米（mm）；接觸角，單位為度（°）；Nnum滾動體數量，單位為個（pcs）。A.2 滾動軸承四個失效階段的檢測A.2.1 第一階段在該階段，由于缺乏潤滑或軸承輕微損傷，軸承的振動幅值非常小，但頻率非常高，可能超過10kHz(見圖A.1)。此時通過傳統(tǒng)的頻譜和時域波形可能無法檢測到故障，而通過包絡解調、沖擊脈沖和脈沖能量等高頻技術可以檢測該階段的故障。如該階段發(fā)現軸承存在問題，可首先檢查軸承潤滑脂是否不足，如不足則及時進行補充。同時檢查潤滑脂是否有異常。圖A.1 滾動軸承失效的第一

3、階段A.2.2 第二階段隨著軸承故障的發(fā)展，軸承表面的損傷進一步加?。ㄒ妶DA.2），該階段包絡解調等高頻技術比第一階段更容易檢測出故障（見圖A.3），但通過線性速度譜很難發(fā)現故障，而通過速度譜的對數形式或者加速度譜則會提高成功判斷的可能性。如軸承故障發(fā)展到該階段，則需要盡早全部更換潤滑油脂。在條件允許的情況下，可對軸承進行清洗，防止軸承內的雜物造成軸承的加速磨損。圖A.2 軸承表面的損傷圖A.3 滾動軸承失效的第二階段A.2.3 第三階段當軸承故障發(fā)展到第三階段時，損壞就更嚴重了，如果把軸承移走，就可以用肉眼明顯的看到損傷。該階段除了時域波形（速度或加速度）和高頻技術（包絡解調、峰值、沖擊脈沖

4、和峰值能量）之外，速度譜也可以用來探測故障。如果損傷是在軸承的外圈上（見圖A.4），那么每次滾動體接觸到損傷的區(qū)域時，就會產生沖擊,沖擊振幅基本是恒定的，此時沖擊應在時域波形中可見，高頻處的振幅比之前更大。通過包絡譜可見外圈故障特征頻率（BPFO）及其倍頻（見圖A.5）。圖A.4 軸承外圈的損傷圖A.5 滾動軸承外圈失效的第三階段如果損傷是在內圈上（見圖A.6），那么每次滾動體接觸到損壞區(qū)域時都會產生沖擊，當損傷區(qū)域在承載區(qū)時，振幅最大。從包絡譜中可見內圈故障特征頻率（BPFI）及其倍頻，同時可能會伴有1倍頻的邊帶（見圖A.7）。圖A.6 軸承內圈的損傷圖A.7 滾動軸承內圈失效的第三階段如果

5、損傷是在滾動體上（見圖A.8），那么每次損傷區(qū)域與內圈或外圈接觸時都會產生沖擊，當損傷的滾動體在承載區(qū)時，振幅最高。從包絡譜中可見滾動體故障特征頻率（BSF）及其倍頻，同時可能會有保持架的邊頻帶（見圖A.9）。圖A.8 軸承滾動體的損傷圖A.9 滾動軸承滾動體失效的第三階段在該階段如果正確設置濾波器的濾波頻帶和正確安裝加速度傳感器，通過包絡解調、沖擊脈沖和峰值能量可能會找到軸承的故障特征頻率。如軸承故障發(fā)展到該階段，則需要經常更換油脂，同時加大對軸承的振動檢測頻率，在條件允許的情況下，對軸承進行實時檢測，以防突發(fā)重大事故。A.2.4 第四階段當軸承故障達到第四階段時，軸承已嚴重損壞（見圖A.1

6、0），應立即更換。之前計算的軸承故障特征頻率由于軸承幾何形狀的改變而改變，此時之前的非同步諧波和邊頻帶會消失，本底噪音會增大，沖擊脈沖等檢測方法的準確率則會下降。當軸承的間隙由于磨損而增大時，就會看到松動的跡象即1倍頻及其諧波頻率很明顯（見圖A.11）。在該階段，隨著軸承狀況的進一步惡化，沖擊的周期性消失，高頻不再產生，包絡譜的本底噪音會上升并吞噬峰值，高頻技術檢測效果會越來越差。此時軸承的振動幅值整體大幅增加，通過速度譜也可以清楚地看出故障。圖A.10 軸承滾道嚴重損壞圖A.11 滾動軸承滾動體失效的第四階段BB附錄B （規(guī)范性）定期維護項目及要求定期維護項目及要求見表B.1。表 B.1 定

7、期維護項目及要求序號檢驗項目頻次/重要性檢驗要求推薦設備現場檢驗要求檢驗報告1主軸承振動、電氣特性檢測半年ab- 軸承傳感器測點確定，對軸承振動信息從軸向和徑向進行采集；- 安裝軸電流（軸電壓、局部放電）監(jiān)測設備。根據振動信息進行分析并提供分析報告；根據軸承電氣特性測試數據進行評估，并提供分析報告。離線加速度振動測量設備；軸承電氣特性監(jiān)測設備2主軸承溫度、濕度檢測在線監(jiān)測b- 測量軸承及周邊結構溫度，檢查運行過程中的長期溫度趨勢。- 分別在軸承空腔內和機艙內安裝濕度儀，實時采集濕度信息。分析軸承溫度信息，并提供分析報告；通過對比濕度差異，分析密封系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并提供分析報告。包含溫濕度傳感器的

8、狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)3主軸承油脂檢測一年ab檢查是否有油脂泄露，油脂顏色，提取軸承內部的油脂。對存在顆粒物的油脂應進行清洗，并填充新的油脂。檢測油脂中水分，顆粒物以及老化狀態(tài)，并提供分析報告。油脂采集、清洗設備4主軸承密封檢測半年a檢測密封磨損（脫落、斷裂、磨損染色油脂）情況，每5年至少更換一次。評估密封的運行狀況，并提供分析報告。無5主軸承鎖緊螺母檢測半年a用塞尺確認鎖緊螺母和密封圈軸向間隙。根據檢測情況提供分析結果。塞尺表 B.1 （續(xù)）序號檢驗項目頻次/重要性檢驗要求推薦設備現場檢驗要求檢驗報告6主軸承內窺鏡檢測兩年b確認是否具備測量條件，打開端蓋， 對軸承滾動體和套圈滾道進行檢查。根據內窺鏡照

9、片判斷軸承的運行狀況，并提供分析報告。內窺鏡7聲源定位檢測兩年b通過麥克風陣列設備鎖定聲源位置。分析確認聲源的位置，并提供分析報告。麥克風陣列8傳感器陣列檢測兩年b通過布置傳感器陣列形式對軸承整圈的振動信息進行采集。根據軸承整圈的振動信息分析出最大振動的區(qū)域，并提供分析報告。振動傳感器陣列9主齒輪箱軸承狀態(tài)檢查和評估/內窺鏡檢查半年b主齒輪箱內軸承進行內窺鏡檢查。根據內窺鏡檢查的軸承狀態(tài)，并提供分析報告。內窺鏡10主齒輪箱軸承振動數據采集及分析在線監(jiān)測b采集主齒輪箱振動數據；初步的數據分析及診斷。振動數據分析，評估軸承狀態(tài)，出具專業(yè)的振動分析報告。包含振動測量設備的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)11主齒輪箱潤滑

10、油狀態(tài)評估半年b檢查主齒輪箱潤滑油油位狀態(tài)；檢查主齒輪箱透氣帽內干燥劑狀態(tài)，維護周期等；檢查油品更換記錄，是否有漏油記錄等；檢查強制潤滑系統(tǒng)的潤滑油過濾網更換情況；檢查有監(jiān)測的主齒輪箱軸承的溫度記錄，是否有高溫報警情況；檢查與主齒輪箱軸承潤滑相關的維修或更換記錄。根據相關檢查情況，提供分析報告。無一年b潤滑油取樣。對油樣進行分析，并出具分析報告化學分析設備，如：紅外光譜儀等表 B.1 （續(xù)）序號檢驗項目頻次/重要性檢驗要求推薦設備現場檢驗要求檢驗報告12集中潤滑系統(tǒng)運行檢查半年b-手動運行集中潤滑系統(tǒng)，檢查系統(tǒng)的運行狀態(tài)。若發(fā)生運行故障，及時查找原因并進行維修或更換。-查看集中潤滑系統(tǒng)的潤滑泵

11、單元、分配器以及連接管路有無泄漏或損壞，尤其要注意管線套管磨損情況。保證潤滑泵的接線狀況良好，泵、分配器間的管路連接牢靠。如發(fā)現泄漏或損壞應立即維修或更換相應部件。-風機定期維護時，補充潤滑泵潤滑脂至上限。無為避免補充潤滑脂時，潤滑泵油箱內混入空氣或雜質，應采用電動加油機通過潤滑泵的加油口補充潤滑脂。a 抽檢比例應不低于20%，如有異常則抽檢比例應不低于30%。b 有異常報警應立即檢查。CC附錄C （規(guī)范性）基于軸承狀態(tài)評估結果的備件計劃基于軸承狀態(tài)評估結果的備件計劃可參考表C.1。表C.1 基于軸承狀態(tài)評估結果的備件計劃類別多物理量的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)（帶傳感器的智能軸承 + 風機帶狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)）

12、常規(guī)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)（無傳感器軸承 + 風機帶狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)）無狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)（無傳感器軸承 + 風機無狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)）通用要求對于安裝了帶傳感器的智能軸承，并且?guī)顟B(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的風力發(fā)電機組，可基于軸承的歷史運行情況及實時監(jiān)測軸承運行狀態(tài)，故障識別及診斷，自動分析判斷軸承的預期使用壽命，實現智能化運行和維護，最大化的減少備品備件庫存。對于無傳感器軸承，但帶狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的風力發(fā)電機組，可實時監(jiān)測軸承運行狀態(tài)，故障識別及診斷，定期維護等，初步判斷主傳動鏈軸承是否存在異常，通常發(fā)現時軸承已經有異常，處于失效早期或中期階段。對于無傳感器軸承，也無狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的風力發(fā)電機組，只能通過定期維護，來發(fā)現主傳動鏈軸承是

13、否有異常，通常發(fā)現時軸承已處于比較嚴重失效階段。軸承運行狀態(tài)監(jiān)測實時在線監(jiān)測的軸承振動、溫度、轉速、載荷、過電流等，結合定期維護項目的檢查情況。實時在線監(jiān)測的軸承振動、溫度、轉速等，結合定期維護項目的檢查情況。離線振動分析，離線溫度測量，內窺鏡觀察情況。密封實時在線監(jiān)測的軸承內部和外部之間的濕度差等。定期維護檢查情況。定期維護檢查情況。潤滑劑實時在線監(jiān)測油和油脂狀態(tài)。抽樣送實驗室分析：老化、水分、顆粒物、化學成分、滴點、油皂比、油的清潔度。加裝廢舊潤滑脂主動收集系統(tǒng)，以便廢舊潤滑脂及時清除，使新潤滑脂順利注入軸承內腔。a潤滑系統(tǒng)a不能根據潤滑建議正常注脂的情況，需要更換。軸承備件計劃根據軸承運行狀態(tài)監(jiān)測結果，當軸承故障達到附錄A的第一階段狀態(tài)，同時伴有潤滑劑監(jiān)測異常、抽樣檢出夾雜金屬顆粒、溫度監(jiān)測異常的一種或多種情