面向风力发电机组齿轮箱滚动轴承故障诊断

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 面向风力发电机组齿轮箱滚动轴承 故障诊断 摘 要：风力发电机组齿轮箱中 滚动轴承运行过程中极易出现故障问题， 一旦诊断不准确及故障处理不到位，会 给风力发电机组的正常运行造成极为不 利的影响，因此积极做好风力发电机组 齿轮箱滚动轴承故障诊断是非常必要的， 以下开展具体分析，仅供相关人员参考。 中国论文网 /8/view-12901573.htm 关键词：风力发电机组；齿轮箱； 滚动轴承；故障；诊断 齿轮箱是风力发电机组的重要组 成部分，其良好的运行状态是保证传动 设备安全稳定运行的重要条件，尤其是 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 通过齿轮箱中滚动轴承、齿轮、轴等部 件之间的协调配合，保证保证整个齿轮 箱的正常运作。而滚动轴承在风力发电 机组运行过程中极易出现故障问题，在 实际故障诊断过程中应当掌握其诊断技 巧，以提高齿轮箱滚动轴承故障诊断的 科学性和合理性。以下开展具体论述。 1 振动检测技术在齿轮箱中的应 用 相关实践表明，风力发电机组齿 轮箱滚动轴承故障诊断的过程中，大多 以振动检测技术作为主要方式，通过对 齿轮箱轴承座上火齿轮箱壳体中上部的 振动信号进行准确提取，并加以妥善处 理后，对潜在故障特征信息进行科学化 分析，进而明确故障性质及其所在部位， 从而促进故障问题得到科学的诊断和解 决。振动检测技术大多通过频谱分析法、 时域分析法以及包络分析法等作为常用 的振有藕欧治龇椒 2 风力发电机组齿轮箱滚动轴承 故障特点分析 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 风力发电机组齿轮箱运行过程中， 若齿轮箱存在故障，其特征频率发生明 显变化，在出现谐波的同时，也会存在 一定量的边频带，振动现象也存在一定 差异性。若齿轮箱滚动轴承出现故障， 会导致滚动体相对滚道旋转过程中产生 较大能量的冲击，形成载波频率，以轴 承外圈固有频率为主，并且形成固有频 率调制振动状态。一旦风力发电机组齿 轮箱滚动轴承出现严重的故障问题，并 且存在比较鲜明的故障特征频率成分， 尤其是和频与差频往往会随着基本成分 的变化而变化，因此加强风力发电机组 齿轮箱滚动轴承故障诊断分析是非常必 要的。 3 风力发电机组齿轮箱滚动轴承 故障诊断难点 3.1 确定齿轮箱中间传动轴的转 速难 齿轮箱通常具有多级结构，每级 传动产生不同的速比。一般情况下，齿 轮箱厂家仅提供齿轮总速比，并不详细 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 提供每级传动速比以及齿轮齿数，这为 准确判断中间传动轴的轴承故障增加了 难度。确定每根传动轴的转速，是正确 分析判断轴承故障的关键，因为轴承故 障特征频率是与轴承结构尺寸及轴的转 速相关。轴承的结构尺寸（滚子直径、 滚子分布圆直径、接触角）以及轴承滚 子数量等是内在因素，是由轴承制造商 决定的。而转速是属外在因素，同一轴 承在不同的转速上，轴承的故障特征频 率不同。 3.2 确定频谱中故障特征频率成 分难 目前齿轮箱故障诊断方法是以箱 体振动信号进行研究的，信号在传递过 程中经过的环节很多，部分信号在传递 过程中衰减或受调制。另外，由于齿轮 箱结构复杂，工作条件多样，箱内多对 齿轮和滚动轴承同时工作，频率成分多 且复杂，各种干扰较大。所以传感器所 提取的振动信号中，各信号频率杂、多 且不易区分，确定其中某故障特征频率 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 就存在一定难度。滚动轴承故障产生的 振动信号能量要比齿轮或轴系故障产生 的振动能量小，其故障信号很容易被淹 没在其他振动信号中，故障特征更不明 显，这为确定轴承故障特征频率增加了 很大难度。 4 风力发电机组齿轮箱滚动轴承 故障诊断经验 本文在对风力发电机组齿轮箱滚 动轴承故障特点以及诊断难点开展分析 的基础上，对齿轮箱滚动轴承故障诊断 经验总结如下： 第一，明确风力发电机组齿轮箱 内部结构及轴承故障特点。也就是说， 为保证风力发电机组齿轮箱滚动轴承故 障诊断的科学性和准确性，应当准确把 握齿轮箱内部结构，包括齿轮模式、传 动轴数量、轴承型号等，从而为测点的 布置提供可靠的数据支持。与此同时， 应当明确电动机转速和传动齿轮齿数， 便于进一步确定传动轴的转频和啮合数。 除此之外，应当基于齿轮啮合频率以及 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 轴承故障特征频率等要素来明确齿轮箱 内部结构以及轴承故障特点，以保证风 力发电机组齿轮箱滚动轴承故障诊断的 科学性。 第二，对传动轴所在轴承座上的 振动进行准确测量。一般情况下，风力 发电机组齿轮箱运作过程中，受到不同 信号传递路径的影响，齿轮箱壳体上的 不同测点对于激励所产生的响应也各不 相同。研究可知，将监测点设置于齿轮 箱传动轴所在轴承座部位，能够准确接 收轴承振动信号；而将监测点设置于壳 体中上部靠近齿轮的啮合点，能够对齿 轮的其他故障进行准确监测。 第三，基于水平、垂直和轴向三 个方向对振动进行测量。为促进风力发 电机组齿轮箱滚动轴承故障得到科学化 诊断，在对振动进行测量时应当掌握好 测量方向，并选择恰当的测点位置，以 保证振动测量的准确度。一般情况下， 在带散热片的齿轮箱以及轴承处于轴中 间位置等情况下，测点方向应当有选择 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 性的设置，基于水平、垂直和轴向三个 方向进行振动测量，密切观察其轴向振 动能量变化与频率变化，以保证测量的 有效性。 第四，兼顾高低频段振动开展测 量，合理选择传感器并控制好测量范围。 具体来讲，在风力发电机组齿轮箱运作 过程中，以固有频率、传动轴旋转频率 以及轴承故障特征频率等作为基本振动 信号，通过宽带频振动进行准确监测， 基于不同频率范围选择适宜的传感器， 并控制好测量范围，以促进风力发电机 组齿轮箱故障的妥善处理。 第五，最好在齿轮满负荷状态下 测量振动。满负荷下测量齿轮箱振动， 能够较清晰地捕捉到故障信号。有时候， 在低负荷时，部分轴承故障信号会被齿 轮箱内其它信号所淹没，或者受其他信 号调制而不容易发现。当然，在轴承故 障比较严重时，在低负荷时，就是通过 速度频谱也是能够清晰地捕捉到故障信 号。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 第六，分析数据时要兼顾频谱图 与时域图。当齿轮箱发生故障时，有时 在频谱图上各故障特征的振动幅值不会 发生较大的变化，无法判断故障的严重 程度或中间传动轴转速的准确值，但在 时域图中可通过冲击频率来分析故障是 否明显或所在传动轴转速是否正确。因 此，要准确确定每一传动轴的转速或者 某一故障的冲击频率，都需要将振动频 谱图和时域图两者结合起来推断。特别 对异常谐波的边频族的频率确定，更是 离不开时域图的辅助分析。 5 结束语 总而言之，为促进风力发电机组 齿轮箱滚动轴承故障问题得到科学化诊 断，应当明确齿轮箱滚动轴承的故障特 点