风电机组振动监测及故障诊断课件

风电机组振动监测及故障诊断姓名：学号：时间：第一章故障诊断的一些基本内容1、设备故障诊断的含义2、故障诊断的目的第二章风电机组振动监测与故障诊断1、风电机组传动系统常见振动故障2、风电机组振动监测与故障诊断系统设计3、总结风电机组振动监测及故障诊断姓名：第一章故障诊断的一些基本第一章故障诊断的一些基本内容设备故障诊断：应用现代测试技术、诊断理论方法识别诊断设备故障机理、原因、部位和程度。根据诊断结论，确定设备维修方案和防范措施设备故障：是指机械设备丧失了原来所规定的性能和状态。诊断：用测试分析技术和故障识别方法确定故障性质、程度、类别和部位，研究故障机理的学科。

1设备故障诊断的含义第一章故障诊断的一些基本内容设备故障诊断：应用现代测试技

诊断内容： 1、信号采集（状态监测）：利用传感器和监测仪表，获取设备运行信息，信号分析处理，提取设备特征信息。

2、故障诊断：获取特征参数，识别信息特征，利用专家知识经验，类似医生诊断疾病诊断设备故障类型、故障部位、故障程度和产生故障的原因

3、诊断决策：根据诊断结论，采取控制、治理和预防措施的决策诊断内容：

故障诊断的根本目的：就是要保证大型机组的安全、稳定、长周期、满负荷、优良运行。主要目的为：（1）对机组运行中的各种异常状态作出及时、正确、有效的判断，预防和消除故障，（2）确定合理的故障检修时机及项目。（3）通过状态监测，为提高设备的性能而进行的技术改造及优化运行参数提供数据和信息。2、故障诊断的目的故障诊断的根本目的：就是要保证大型机组的安全、稳定、长周期第二章风电机组振动监测与故障诊断传动系统主要结构

如图所示，风电机组主要由：风轮、变桨系统、机舱、齿轮箱、偏航系统、制动系统、发电机、电气系统、主控系统、塔架和地基等子系统组成。1、风电机组传动系统常见振动故障第二章风电机组振动监测与故障诊断传动系统主要结构1、风

监测点的选取

对于风电机组的状态监测而言，有效地获取合适的监测信号是正确判断设备工作状态的保障。一般来讲，测点的选取有以下一些需要考虑的地方：

（1）测点应该设置在设备的关键部位。（2）测点应该避开恶劣工作环境的部位。（3）测点的确定应根据监测对象的振动特点。（4）测量点应尽可能靠近被测对象。（5）测量点的数量要合适。（6）测点位置应保持稳定。监测点的选取

基于以上测点的选取原则考虑，并根据前文分析的风电机组的故障特点及监测对象的确定，可以确定本系统振动监测点的主要位置如下图所示意。

基于以上测点的选取原则考虑，并根据前文分析的风电机

各个测点的位置及相应的传感器见下表所示测点测量对象测试方式传感器位置传感器类型1主轴轴承径向轴承座正下方低速加速度传感器2主轴轴承轴向轴承座正下方低速加速度传感器3第二主轴承径向轴承座正下方低速加速度传感器4行星齿轮径向输入齿轮部分，轴承座低速加速度传感器5行星齿轮径向行星齿轮上方标准加速度传感器6二级齿轮径向入口和中间轴之间标准加速度传感器7二级齿轮轴向中间轴和高速轴之间标准加速度传感器8发电机径向自由端轴承下方标准加速度传感器9发电机径向输入端轴承下方标准加速度传感器10主轴径向主轴转速传感器11发电机输入端径向发电机输入端轴转速传感器各个测点的位置及相应的传感器见下表所示测点测量对象测试方式

根据测点测量对象的振动特点，系统主要采用了9个加速度传感器，其中4个低速速度计和5个标准传感器。同时，设置了两个转速传感器分别采集主轴和发电机输入轴的转速。其中，主轴及行星齿轮部分，转速较低，振动多体现为低频，使用低速加速度传感器即可以满足要求。对于高速轴部分及发电机部分，振动多体现为高频，因此使用标准加速度传感器进行采集。且在固定传感器时考虑到测点固定的便捷性，在发电机输入端和自由端的轴承座上设置了两个测点。根据测点测量对象的振动特点，系统主要采用了9个需求分析

风电机组振动监测与故障诊断的主要目的是利用各种监测方法从检测到的信息中判断被测对象的运行状态，在部件出现故障之前给以警告、报警处理，从而保障风电机组的正常运行，提高运行的可靠性。

2风电机组振动监测与故障诊断系统设计需求分析2风电机组振动监测与故障诊断系统设计

本系统需要完成的工作有以下几个方面：(1)信息的有效获取(2)振动监测的连续性(3)信息处理的实时性(4)可靠的数据传输交流方式(5)友好的人机交互界面(6)便捷的存储管理本系统需要完成的工作有以下几个方面：

总体设计

根据系统的需求分析及功能分析，依据风电机组的结构特点，设计风电机组振动监测与故障诊断系统分为前端采集设备、数据采集模块、数据库服务器和监控维护集成模块（系统软件）四个部分。

总体设计

各模块之间的交互如下图所示各模块之间的交互如下图所示

择传感器一般从以下几个方面进行考虑：（1）根据测量对象的特点确定传感器类别（2）传感器的量程要适合（3）频响范围要合适（4）灵敏度适度（5）传感器的稳定性要好（6）传感器的质量要适合（7）精度本系统采用的传感器分为两种：标准加速度传感器——用以采集高速轴部分的振动信号，低速加速度传感器——用以采集低频振动信号。传感器的选择择传感器一般从以下几个方面进行考虑：传感器的选择

传感器的安装也要根据具体的对象而确定，因为不同的安装方式会影响到后续的振动信号的监测，影响传感器的频响特性。下表给出了一般加速度传感器的安装方法及其特点传感器的安装序号安装方法频响范围/kHz特点1螺栓链接25010最好的安装方法，按频率特性可与被测物体看成一个整体2粘结剂408频率特性良好，可到达10kHz3刚性高的蜡粘合407频率特性好但不耐温可到达10kHz4绝缘磁座吸合1501.5仅使用于1~2kHz5触杆手持测头钉不限0.4仅适用于数百赫兹的频率传感器的安装也要根据具体的对象而确定，因为不同的安

结合本系统测量的实际情况，采用了螺栓固定和胶水粘合两种方式。如下图分别为为采用螺栓固定和粘结剂固定的示意图。b、粘结剂固定示意图a、螺栓固定示意图结合本系统测量的实际情况，采用了螺栓固定和胶水粘合

总结

分析了风电机组传动系统主要结构及监测点位置的选取原则，确定了风电机组传动系统的监测点的位置和传感器类型的选择。在此基础上，分析了风电机组振动监测与故障诊断系统的设计思路，实现了系统的设计和传感器安装方式的确定。总结第三章参考文献[1]何正嘉，訾艳阳，赵纪元，等．机械设备非平稳信号的故障诊断原理及应用[M]．北京：高等教育出版社，2001．[2]李志农，何永勇，褚福磊．基于Wigner高阶谱的机械故障诊断的研究[J]．机械工程学报，2005,4（41）：119-122．[3]李虎．大型风电机组振动状态监测系统开发[D]．华北电力大学．硕士学位论文．2009．[4]刘胜玉．风电机组嵌入式监测系统研究[D]．大连理工大学．硕士学位论文．2009．[5]李力，等．机械信号处理及应用[M]．武汉：华中科技大学出版社．2007．[6]钟秉林，黄仁.机械故障诊断学(第3版)[M].机械工业出版社.2006.

第三章参考文献[1]何正嘉，訾艳阳，赵纪元，等．机械设备非

谢谢！谢谢！风电机组振动监测及故障诊断姓名：学号：时间：第一章故障诊断的一些基本内容1、设备故障诊断的含义2、故障诊断的目的第二章风电机组振动监测与故障诊断1、风电机组传动系统常见振动故障2、风电机组振动监测与故障诊断系统设计3、总结风电机组振动监测及故障诊断姓名：第一章故障诊断的一些基本第一章故障诊断的一些基本内容设备故障诊断：应用现代测试技术、诊断理论方法识别诊断设备故障机理、原因、部位和程度。根据诊断结论，确定设备维修方案和防范措施设备故障：是指机械设备丧失了原来所规定的性能和状态。诊断：用测试分析技术和故障识别方法确定故障性质、程度、类别和部位，研究故障机理的学科。

1设备故障诊断的含义第一章故障诊断的一些基本内容设备故障诊断：应用现代测试技

诊断内容： 1、信号采集（状态监测）：利用传感器和监测仪表，获取设备运行信息，信号分析处理，提取设备特征信息。

2、故障诊断：获取特征参数，识别信息特征，利用专家知识经验，类似医生诊断疾病诊断设备故障类型、故障部位、故障程度和产生故障的原因

3、诊断决策：根据诊断结论，采取控制、治理和预防措施的决策诊断内容：

故障诊断的根本目的：就是要保证大型机组的安全、稳定、长周期、满负荷、优良运行。主要目的为：（1）对机组运行中的各种异常状态作出及时、正确、有效的判断，预防和消除故障，（2）确定合理的故障检修时机及项目。（3）通过状态监测，为提高设备的性能而进行的技术改造及优化运行参数提供数据和信息。2、故障诊断的目的故障诊断的根本目的：就是要保证大型机组的安全、稳定、长周期第二章风电机组振动监测与故障诊断传动系统主要结构

如图所示，风电机组主要由：风轮、变桨系统、机舱、齿轮箱、偏航系统、制动系统、发电机、电气系统、主控系统、塔架和地基等子系统组成。1、风电机组传动系统常见振动故障第二章风电机组振动监测与故障诊断传动系统主要结构1、风

监测点的选取

对于风电机组的状态监测而言，有效地获取合适的监测信号是正确判断设备工作状态的保障。一般来讲，测点的选取有以下一些需要考虑的地方：

（1）测点应该设置在设备的关键部位。（2）测点应该避开恶劣工作环境的部位。（3）测点的确定应根据监测对象的振动特点。（4）测量点应尽可能靠近被测对象。（5）测量点的数量要合适。（6）测点位置应保持稳定。监测点的选取

基于以上测点的选取原则考虑，并根据前文分析的风电机组的故障特点及监测对象的确定，可以确定本系统振动监测点的主要位置如下图所示意。

基于以上测点的选取原则考虑，并根据前文分析的风电机

各个测点的位置及相应的传感器见下表所示测点测量对象测试方式传感器位置传感器类型1主轴轴承径向轴承座正下方低速加速度传感器2主轴轴承轴向轴承座正下方低速加速度传感器3第二主轴承径向轴承座正下方低速加速度传感器4行星齿轮径向输入齿轮部分，轴承座低速加速度传感器5行星齿轮径向行星齿轮上方标准加速度传感器6二级齿轮径向入口和中间轴之间标准加速度传感器7二级齿轮轴向中间轴和高速轴之间标准加速度传感器8发电机径向自由端轴承下方标准加速度传感器9发电机径向输入端轴承下方标准加速度传感器10主轴径向主轴转速传感器11发电机输入端径向发电机输入端轴转速传感器各个测点的位置及相应的传感器见下表所示测点测量对象测试方式

根据测点测量对象的振动特点，系统主要采用了9个加速度传感器，其中4个低速速度计和5个标准传感器。同时，设置了两个转速传感器分别采集主轴和发电机输入轴的转速。其中，主轴及行星齿轮部分，转速较低，振动多体现为低频，使用低速加速度传感器即可以满足要求。对于高速轴部分及发电机部分，振动多体现为高频，因此使用标准加速度传感器进行采集。且在固定传感器时考虑到测点固定的便捷性，在发电机输入端和自由端的轴承座上设置了两个测点。根据测点测量对象的振动特点，系统主要采用了9个需求分析

风电机组振动监测与故障诊断的主要目的是利用各种监测方法从检测到的信息中判断被测对象的运行状态，在部件出现故障之前给以警告、报警处理，从而保障风电机组的正常运行，提高运行的可靠性。

2风电机组振动监测与故障诊断系统设计需求分析2风电机组振动监测与故障诊断系统设计

本系统需要完成的工作有以下几个方面：(1)信息的有效获取(2)振动监测的连续性(3)信息处理的实时性(4)可靠的数据传输交流方式(5)友好的人机交互界面(6)便捷的存储管理本系统需要完成的工作有以下几个方面：

总体设计

根据系统的需求分析及功能分析，依据风电机组的结构特点，设计风电机组振动监测与故障诊断系统分为前端采集设备、数据采集模块、数据库服务器和监控维护集成模块（系统软件）四个部分。

总体设计

各模块之间的交互如下图所示各模块之间的交互如下图所示

择传感器一般从以下几个方面进行考虑：（1）根据测量对象的特点确定传感器类别（2）传感器的量程要适合（3）频响范围要合适（4）灵敏度适度（5）传感器的稳定性要好（6）传感器的质量要适合（7）精度本系统采用的传感器分为两种：标准加速度传感器——用以采集高速轴部分的振动信号，低速加速度传感器——用以采集低频振动信号。传感器的选择择传感器一般从以下几个方面进行考虑：传感器的选择

传感器的安装也要根据具体的对象而确定，因为不同的安装方式会影响到后续的振动信号的监测，影响传感器的频响特性。下表给出了一般加速度传感器的安装方法及其特点传感器的安装序号安装方法频响范围/kHz特点1螺栓链接25010最好的安装方法，按频率特性可与被测物体看成一个整体2粘结剂408频率特性良好，可到达10kHz3刚性高的蜡粘合407频率特性好但不耐温可到达10kHz4绝缘磁座吸合15