風(fēng)電機(jī)組振動監(jiān)測及故障診斷課件

風(fēng)電機(jī)組振動監(jiān)測及故障診斷姓名：學(xué)號：時(shí)間：第一章故障診斷的一些基本內(nèi)容1、設(shè)備故障診斷的含義2、故障診斷的目的第二章風(fēng)電機(jī)組振動監(jiān)測與故障診斷1、風(fēng)電機(jī)組傳動系統(tǒng)常見振動故障2、風(fēng)電機(jī)組振動監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)3、總結(jié)風(fēng)電機(jī)組振動監(jiān)測及故障診斷姓名：第一章故障診斷的一些基本第一章故障診斷的一些基本內(nèi)容設(shè)備故障診斷：應(yīng)用現(xiàn)代測試技術(shù)、診斷理論方法識別診斷設(shè)備故障機(jī)理、原因、部位和程度。根據(jù)診斷結(jié)論，確定設(shè)備維修方案和防范措施設(shè)備故障：是指機(jī)械設(shè)備喪失了原來所規(guī)定的性能和狀態(tài)。診斷：用測試分析技術(shù)和故障識別方法確定故障性質(zhì)、程度、類別和部位，研究故障機(jī)理的學(xué)科。

1設(shè)備故障診斷的含義第一章故障診斷的一些基本內(nèi)容設(shè)備故障診斷：應(yīng)用現(xiàn)代測試技

診斷內(nèi)容： 1、信號采集（狀態(tài)監(jiān)測）：利用傳感器和監(jiān)測儀表，獲取設(shè)備運(yùn)行信息，信號分析處理，提取設(shè)備特征信息。

2、故障診斷：獲取特征參數(shù)，識別信息特征，利用專家知識經(jīng)驗(yàn)，類似醫(yī)生診斷疾病診斷設(shè)備故障類型、故障部位、故障程度和產(chǎn)生故障的原因

3、診斷決策：根據(jù)診斷結(jié)論，采取控制、治理和預(yù)防措施的決策診斷內(nèi)容：

故障診斷的根本目的：就是要保證大型機(jī)組的安全、穩(wěn)定、長周期、滿負(fù)荷、優(yōu)良運(yùn)行。主要目的為：（1）對機(jī)組運(yùn)行中的各種異常狀態(tài)作出及時(shí)、正確、有效的判斷，預(yù)防和消除故障，（2）確定合理的故障檢修時(shí)機(jī)及項(xiàng)目。（3）通過狀態(tài)監(jiān)測，為提高設(shè)備的性能而進(jìn)行的技術(shù)改造及優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)提供數(shù)據(jù)和信息。2、故障診斷的目的故障診斷的根本目的：就是要保證大型機(jī)組的安全、穩(wěn)定、長周期第二章風(fēng)電機(jī)組振動監(jiān)測與故障診斷傳動系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)

如圖所示，風(fēng)電機(jī)組主要由：風(fēng)輪、變槳系統(tǒng)、機(jī)艙、齒輪箱、偏航系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、電氣系統(tǒng)、主控系統(tǒng)、塔架和地基等子系統(tǒng)組成。1、風(fēng)電機(jī)組傳動系統(tǒng)常見振動故障第二章風(fēng)電機(jī)組振動監(jiān)測與故障診斷傳動系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)1、風(fēng)

監(jiān)測點(diǎn)的選取

對于風(fēng)電機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)測而言，有效地獲取合適的監(jiān)測信號是正確判斷設(shè)備工作狀態(tài)的保障。一般來講，測點(diǎn)的選取有以下一些需要考慮的地方：

（1）測點(diǎn)應(yīng)該設(shè)置在設(shè)備的關(guān)鍵部位。（2）測點(diǎn)應(yīng)該避開惡劣工作環(huán)境的部位。（3）測點(diǎn)的確定應(yīng)根據(jù)監(jiān)測對象的振動特點(diǎn)。（4）測量點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近被測對象。（5）測量點(diǎn)的數(shù)量要合適。（6）測點(diǎn)位置應(yīng)保持穩(wěn)定。監(jiān)測點(diǎn)的選取

基于以上測點(diǎn)的選取原則考慮，并根據(jù)前文分析的風(fēng)電機(jī)組的故障特點(diǎn)及監(jiān)測對象的確定，可以確定本系統(tǒng)振動監(jiān)測點(diǎn)的主要位置如下圖所示意。

基于以上測點(diǎn)的選取原則考慮，并根據(jù)前文分析的風(fēng)電機(jī)

各個(gè)測點(diǎn)的位置及相應(yīng)的傳感器見下表所示測點(diǎn)測量對象測試方式傳感器位置傳感器類型1主軸軸承徑向軸承座正下方低速加速度傳感器2主軸軸承軸向軸承座正下方低速加速度傳感器3第二主軸承徑向軸承座正下方低速加速度傳感器4行星齒輪徑向輸入齒輪部分，軸承座低速加速度傳感器5行星齒輪徑向行星齒輪上方標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器6二級齒輪徑向入口和中間軸之間標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器7二級齒輪軸向中間軸和高速軸之間標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器8發(fā)電機(jī)徑向自由端軸承下方標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器9發(fā)電機(jī)徑向輸入端軸承下方標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器10主軸徑向主軸轉(zhuǎn)速傳感器11發(fā)電機(jī)輸入端徑向發(fā)電機(jī)輸入端軸轉(zhuǎn)速傳感器各個(gè)測點(diǎn)的位置及相應(yīng)的傳感器見下表所示測點(diǎn)測量對象測試方式

根據(jù)測點(diǎn)測量對象的振動特點(diǎn)，系統(tǒng)主要采用了9個(gè)加速度傳感器，其中4個(gè)低速速度計(jì)和5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)傳感器。同時(shí)，設(shè)置了兩個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器分別采集主軸和發(fā)電機(jī)輸入軸的轉(zhuǎn)速。其中，主軸及行星齒輪部分，轉(zhuǎn)速較低，振動多體現(xiàn)為低頻，使用低速加速度傳感器即可以滿足要求。對于高速軸部分及發(fā)電機(jī)部分，振動多體現(xiàn)為高頻，因此使用標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器進(jìn)行采集。且在固定傳感器時(shí)考慮到測點(diǎn)固定的便捷性，在發(fā)電機(jī)輸入端和自由端的軸承座上設(shè)置了兩個(gè)測點(diǎn)。根據(jù)測點(diǎn)測量對象的振動特點(diǎn)，系統(tǒng)主要采用了9個(gè)需求分析

風(fēng)電機(jī)組振動監(jiān)測與故障診斷的主要目的是利用各種監(jiān)測方法從檢測到的信息中判斷被測對象的運(yùn)行狀態(tài)，在部件出現(xiàn)故障之前給以警告、報(bào)警處理，從而保障風(fēng)電機(jī)組的正常運(yùn)行，提高運(yùn)行的可靠性。

2風(fēng)電機(jī)組振動監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求分析2風(fēng)電機(jī)組振動監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)需要完成的工作有以下幾個(gè)方面：(1)信息的有效獲取(2)振動監(jiān)測的連續(xù)性(3)信息處理的實(shí)時(shí)性(4)可靠的數(shù)據(jù)傳輸交流方式(5)友好的人機(jī)交互界面(6)便捷的存儲管理本系統(tǒng)需要完成的工作有以下幾個(gè)方面：

總體設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)的需求分析及功能分析，依據(jù)風(fēng)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)風(fēng)電機(jī)組振動監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)分為前端采集設(shè)備、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和監(jiān)控維護(hù)集成模塊（系統(tǒng)軟件）四個(gè)部分。

總體設(shè)計(jì)

各模塊之間的交互如下圖所示各模塊之間的交互如下圖所示

擇傳感器一般從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：（1）根據(jù)測量對象的特點(diǎn)確定傳感器類別（2）傳感器的量程要適合（3）頻響范圍要合適（4）靈敏度適度（5）傳感器的穩(wěn)定性要好（6）傳感器的質(zhì)量要適合（7）精度本系統(tǒng)采用的傳感器分為兩種：標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器——用以采集高速軸部分的振動信號，低速加速度傳感器——用以采集低頻振動信號。傳感器的選擇擇傳感器一般從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：傳感器的選擇

傳感器的安裝也要根據(jù)具體的對象而確定，因?yàn)椴煌陌惭b方式會影響到后續(xù)的振動信號的監(jiān)測，影響傳感器的頻響特性。下表給出了一般加速度傳感器的安裝方法及其特點(diǎn)傳感器的安裝序號安裝方法頻響范圍/kHz特點(diǎn)1螺栓鏈接25010最好的安裝方法，按頻率特性可與被測物體看成一個(gè)整體2粘結(jié)劑408頻率特性良好，可到達(dá)10kHz3剛性高的蠟粘合407頻率特性好但不耐溫可到達(dá)10kHz4絕緣磁座吸合1501.5僅使用于1~2kHz5觸桿手持測頭釘不限0.4僅適用于數(shù)百赫茲的頻率傳感器的安裝也要根據(jù)具體的對象而確定，因?yàn)椴煌陌?/p>

結(jié)合本系統(tǒng)測量的實(shí)際情況，采用了螺栓固定和膠水粘合兩種方式。如下圖分別為為采用螺栓固定和粘結(jié)劑固定的示意圖。b、粘結(jié)劑固定示意圖a、螺栓固定示意圖結(jié)合本系統(tǒng)測量的實(shí)際情況，采用了螺栓固定和膠水粘合

總結(jié)

分析了風(fēng)電機(jī)組傳動系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)及監(jiān)測點(diǎn)位置的選取原則，確定了風(fēng)電機(jī)組傳動系統(tǒng)的監(jiān)測點(diǎn)的位置和傳感器類型的選擇。在此基礎(chǔ)上，分析了風(fēng)電機(jī)組振動監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和傳感器安裝方式的確定。總結(jié)第三章參考文獻(xiàn)[1]何正嘉，訾艷陽，趙紀(jì)元，等．機(jī)械設(shè)備非平穩(wěn)信號的故障診斷原理及應(yīng)用[M]．北京：高等教育出版社，2001．[2]李志農(nóng)，何永勇，褚福磊．基于Wigner高階譜的機(jī)械故障診斷的研究[J]．機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2005,4（41）：119-122．[3]李虎．大型風(fēng)電機(jī)組振動狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)[D]．華北電力大學(xué)．碩士學(xué)位論文．2009．[4]劉勝玉．風(fēng)電機(jī)組嵌入式監(jiān)測系統(tǒng)研究[D]．大連理工大學(xué)．碩士學(xué)位論文．2009．[5]李力，等．機(jī)械信號處理及應(yīng)用[M]．武漢：華中科技大學(xué)出版社．2007．[6]鐘秉林，黃仁.機(jī)械故障診斷學(xué)(第3版)[M].機(jī)械工業(yè)出版社.2006.

第三章參考文獻(xiàn)[1]何正嘉，訾艷陽，趙紀(jì)元，等．機(jī)械設(shè)備非

謝謝！謝謝！風(fēng)電機(jī)組振動監(jiān)測及故障診斷姓名：學(xué)號：時(shí)間：第一章故障診斷的一些基本內(nèi)容1、設(shè)備故障診斷的含義2、故障診斷的目的第二章風(fēng)電機(jī)組振動監(jiān)測與故障診斷1、風(fēng)電機(jī)組傳動系統(tǒng)常見振動故障2、風(fēng)電機(jī)組振動監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)3、總結(jié)風(fēng)電機(jī)組振動監(jiān)測及故障診斷姓名：第一章故障診斷的一些基本第一章故障診斷的一些基本內(nèi)容設(shè)備故障診斷：應(yīng)用現(xiàn)代測試技術(shù)、診斷理論方法識別診斷設(shè)備故障機(jī)理、原因、部位和程度。根據(jù)診斷結(jié)論，確定設(shè)備維修方案和防范措施設(shè)備故障：是指機(jī)械設(shè)備喪失了原來所規(guī)定的性能和狀態(tài)。診斷：用測試分析技術(shù)和故障識別方法確定故障性質(zhì)、程度、類別和部位，研究故障機(jī)理的學(xué)科。

1設(shè)備故障診斷的含義第一章故障診斷的一些基本內(nèi)容設(shè)備故障診斷：應(yīng)用現(xiàn)代測試技

診斷內(nèi)容： 1、信號采集（狀態(tài)監(jiān)測）：利用傳感器和監(jiān)測儀表，獲取設(shè)備運(yùn)行信息，信號分析處理，提取設(shè)備特征信息。

2、故障診斷：獲取特征參數(shù)，識別信息特征，利用專家知識經(jīng)驗(yàn)，類似醫(yī)生診斷疾病診斷設(shè)備故障類型、故障部位、故障程度和產(chǎn)生故障的原因

3、診斷決策：根據(jù)診斷結(jié)論，采取控制、治理和預(yù)防措施的決策診斷內(nèi)容：

故障診斷的根本目的：就是要保證大型機(jī)組的安全、穩(wěn)定、長周期、滿負(fù)荷、優(yōu)良運(yùn)行。主要目的為：（1）對機(jī)組運(yùn)行中的各種異常狀態(tài)作出及時(shí)、正確、有效的判斷，預(yù)防和消除故障，（2）確定合理的故障檢修時(shí)機(jī)及項(xiàng)目。（3）通過狀態(tài)監(jiān)測，為提高設(shè)備的性能而進(jìn)行的技術(shù)改造及優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)提供數(shù)據(jù)和信息。2、故障診斷的目的故障診斷的根本目的：就是要保證大型機(jī)組的安全、穩(wěn)定、長周期第二章風(fēng)電機(jī)組振動監(jiān)測與故障診斷傳動系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)

如圖所示，風(fēng)電機(jī)組主要由：風(fēng)輪、變槳系統(tǒng)、機(jī)艙、齒輪箱、偏航系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、電氣系統(tǒng)、主控系統(tǒng)、塔架和地基等子系統(tǒng)組成。1、風(fēng)電機(jī)組傳動系統(tǒng)常見振動故障第二章風(fēng)電機(jī)組振動監(jiān)測與故障診斷傳動系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)1、風(fēng)

監(jiān)測點(diǎn)的選取

對于風(fēng)電機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)測而言，有效地獲取合適的監(jiān)測信號是正確判斷設(shè)備工作狀態(tài)的保障。一般來講，測點(diǎn)的選取有以下一些需要考慮的地方：

（1）測點(diǎn)應(yīng)該設(shè)置在設(shè)備的關(guān)鍵部位。（2）測點(diǎn)應(yīng)該避開惡劣工作環(huán)境的部位。（3）測點(diǎn)的確定應(yīng)根據(jù)監(jiān)測對象的振動特點(diǎn)。（4）測量點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近被測對象。（5）測量點(diǎn)的數(shù)量要合適。（6）測點(diǎn)位置應(yīng)保持穩(wěn)定。監(jiān)測點(diǎn)的選取

基于以上測點(diǎn)的選取原則考慮，并根據(jù)前文分析的風(fēng)電機(jī)組的故障特點(diǎn)及監(jiān)測對象的確定，可以確定本系統(tǒng)振動監(jiān)測點(diǎn)的主要位置如下圖所示意。

基于以上測點(diǎn)的選取原則考慮，并根據(jù)前文分析的風(fēng)電機(jī)

各個(gè)測點(diǎn)的位置及相應(yīng)的傳感器見下表所示測點(diǎn)測量對象測試方式傳感器位置傳感器類型1主軸軸承徑向軸承座正下方低速加速度傳感器2主軸軸承軸向軸承座正下方低速加速度傳感器3第二主軸承徑向軸承座正下方低速加速度傳感器4行星齒輪徑向輸入齒輪部分，軸承座低速加速度傳感器5行星齒輪徑向行星齒輪上方標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器6二級齒輪徑向入口和中間軸之間標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器7二級齒輪軸向中間軸和高速軸之間標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器8發(fā)電機(jī)徑向自由端軸承下方標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器9發(fā)電機(jī)徑向輸入端軸承下方標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器10主軸徑向主軸轉(zhuǎn)速傳感器11發(fā)電機(jī)輸入端徑向發(fā)電機(jī)輸入端軸轉(zhuǎn)速傳感器各個(gè)測點(diǎn)的位置及相應(yīng)的傳感器見下表所示測點(diǎn)測量對象測試方式

根據(jù)測點(diǎn)測量對象的振動特點(diǎn)，系統(tǒng)主要采用了9個(gè)加速度傳感器，其中4個(gè)低速速度計(jì)和5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)傳感器。同時(shí)，設(shè)置了兩個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器分別采集主軸和發(fā)電機(jī)輸入軸的轉(zhuǎn)速。其中，主軸及行星齒輪部分，轉(zhuǎn)速較低，振動多體現(xiàn)為低頻，使用低速加速度傳感器即可以滿足要求。對于高速軸部分及發(fā)電機(jī)部分，振動多體現(xiàn)為高頻，因此使用標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器進(jìn)行采集。且在固定傳感器時(shí)考慮到測點(diǎn)固定的便捷性，在發(fā)電機(jī)輸入端和自由端的軸承座上設(shè)置了兩個(gè)測點(diǎn)。根據(jù)測點(diǎn)測量對象的振動特點(diǎn)，系統(tǒng)主要采用了9個(gè)需求分析

風(fēng)電機(jī)組振動監(jiān)測與故障診斷的主要目的是利用各種監(jiān)測方法從檢測到的信息中判斷被測對象的運(yùn)行狀態(tài)，在部件出現(xiàn)故障之前給以警告、報(bào)警處理，從而保障風(fēng)電機(jī)組的正常運(yùn)行，提高運(yùn)行的可靠性。

2風(fēng)電機(jī)組振動監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求分析2風(fēng)電機(jī)組振動監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)需要完成的工作有以下幾個(gè)方面：(1)信息的有效獲取(2)振動監(jiān)測的連續(xù)性(3)信息處理的實(shí)時(shí)性(4)可靠的數(shù)據(jù)傳輸交流方式(5)友好的人機(jī)交互界面(6)便捷的存儲管理本系統(tǒng)需要完成的工作有以下幾個(gè)方面：

總體設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)的需求分析及功能分析，依據(jù)風(fēng)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)風(fēng)電機(jī)組振動監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)分為前端采集設(shè)備、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和監(jiān)控維護(hù)集成模塊（系統(tǒng)軟件）四個(gè)部分。

總體設(shè)計(jì)

各模塊之間的交互如下圖所示各模塊之間的交互如下圖所示

擇傳感器一般從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：（1）根據(jù)測量對象的特點(diǎn)確定傳感器類別（2）傳感器的量程要適合（3）頻響范圍要合適（4）靈敏度適度（5）傳感器的穩(wěn)定性要好（6）傳感器的質(zhì)量要適合（7）精度本系統(tǒng)采用的傳感器分為兩種：標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器——用以采集高速軸部分的振動信號，低速加速度傳感器——用以采集低頻振動信號。傳感器的選擇擇傳感器一般從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：傳感器的選擇

傳感器的安裝也要根據(jù)具體的對象而確定，因?yàn)椴煌陌惭b方式會影響到后續(xù)的振動信號的監(jiān)測，影響傳感器的頻響特性。下表給出了一般加速度傳感器的安裝方法及其特點(diǎn)傳感器的安裝序號安裝方法頻響范圍/kHz特點(diǎn)1螺栓鏈接25010最好的安裝方法，按頻率特性可與被測物體看成一個(gè)整體2粘結(jié)劑408頻率特性良好，可到達(dá)10kHz3剛性高的蠟粘合407頻率特性好但不耐溫可到達(dá)10kHz4絕緣磁座吸合15