浅谈金风风力发电机组的振动

金风科技文件名：转正论文文件编号浅谈金风风力发电机组的振动姓名：张玉博入职时间：2013年5月部门：哈密总装厂金风科技文件名：转正论文文件编号1目录摘要:...................................................................2一、引言.................................................................3二、状态监测与故障诊断....................................................4（一）、振动监测方式.......................................................4（二）、国内外发展现状.....................................................4（三）、振动故障诊断.......................................................4三、金风风力发电机组振动故障案例..........................................6（一）、石碑山A0701机组...................................................6（二）、石碑山B1004机组...................................................7四、金风风力发电机组减振措施与保护........................................8（一）、对中概念.........................................................8（二）、造成不对中的原因...................................................8（三）、不对中对风机的影响.................................................8（四）、金风风力发电机组的减振措施.........................................9（五）、独立于系统的硬件保护..............................................10五、小结................................................................11参考文献.................................................................12浅谈金风风力发电机组的振动金风科技文件名：转正论文文件编号2摘要:振动是自然界和工程界常见的现象。振动的消极方面是：影响仪器设备功能，降低机械设备的工作精度，加剧构件磨损，甚至引起结构疲劳破坏；振动的积极方面是：有许多需利用振动的设备和工艺（如振动传输、振动研磨、振动沉桩等）。振动分析的基本任务是讨论系统的激励（即输入，指系统的外来扰动，又称干扰）、响应（即输出，指系统受激励后的反应）和系统动态特性（或物理参数）三者之间的关系。20世纪60年代以后，计算机和振动测试技术的重大进展，为综合利用分析、实验和计算方法解决振动问题开拓了广阔的前景。风力发电机组中减少振动很重要的一个举措就是对中。金风风力发电机组为了减少振动带来的消极影响，做了许多积极措施。从S43/600Kw机组的机械对中到S48/750Kw的激光对中等都有了质的飞跃。关键词：振动；振动分析；对中金风科技文件名：转正论文文件编号3一、引言振动，又称振荡，是指一个状态改变的过程，即物体的往复运动。从广义上说振动是指描述系统状态的参量（如位移、电压）在其基准值上下交替变化的过程。狭义的指机械振动，即力学系统中的振动。电磁振动习惯上称为振荡。力学系统能维持振动，必须具有弹性和惯性。由于弹性，系统偏离其平衡位置时，会产生回复力，促使系统返回原来位置；由于惯性，系统在返回平衡位置的过程中积累了动能，从而使系统越过平衡位置向另一侧运动。正是由于弹性和惯性的相互影响，才造成系统的振动。按系统运动自由度分，有单自由度系统振动（如钟摆的振动）和多自由度系统振动。有限多自由度系统与离散系统相对应，其振动由常微分方程描述；无限多自由度系统与连续系统（如杆、梁、板、壳等）相对应，其振动由偏微分方程描述。方程中不显含时间的系统称自治系统；显含时间的称非自治系统。按系统受力情况分，有自由振动、衰减振动和受迫振动。按弹性力和阻尼力性质分，有线性振动和非线性振动。振动又可分为确定性振动和随机振动，后者无确定性规律，如车辆行进中的颠簸。机械振动中最常见的就是简谐振动。简谐振动可以看作匀速圆周运动沿正的两个方向进行分解，其中任意一个方向的运动，都是简谐振动。由此可知，简谐振动比匀速圆周运动复杂得多。简谐振动的特点是：1、有一个平衡位置（机械能耗尽之后，振子应该静止的唯一位置）；2、有一个大小和方向都作周期性变化的回复力的作用；3、频率单一、振幅不变。风力发电机组中遇到的振动大多数为机械振动，本文从金风风力发电机组的构造中认识振动，减少由于振动使设备等造成破坏。金风科技文件名：转正论文文件编号4二、状态监测与故障诊断设备发生振动故障的概率最高；振动信号包含的设备状态信息量最丰富；振动信号易于采集，便于在不影响机组运行的情况下实行在线式监测和诊断。因此，振动监测技术是旋转机械设备故障诊断中运用最广泛、最有效的方法。（一）、振动监测方式1、连续监测：也称在线监测，以远程故障诊断系统为手段的精密诊断。信息收集比较全面，分析手段丰富。2、定期监测：按照确定的时间间隔，进行定期监测。一般以小型便携式检测仪器为手段，投资较小，操作简便。3、故障监测：也称离线检测，以人员巡回检查为基础，感官发现设备运行异常时，对设备进行测试和分析，查找故障原因。（二）、国内外发展现状1、国外目前，欧洲在线监测系统是电场业主对风力发电机组投保的必要条件，第三方仪器供应商同时负责定期提供监测数据的分析报告。一部分在线监测系统作为标配由风力发电机制造商集成提供，一部分在线监测系统的费用由电场业主支付。2、国内国内还处于试用初级阶段，例如金风正在试用SKF、FAG在线监测系统。部分风电场维护公司或业主已采购国外便携式离线检测设备，由现场人员定期采集数据，由仪器公司专业振动分析师分析诊断数据并出具报告。效果明显，但价格昂贵。（三）、振动故障诊断金风48/750kW风力发电机组为定桨恒速型，其传动系统基本组成部分为：主轴承、主轴、齿轮箱、刹车盘、联轴器和发电机，其中主轴与齿轮箱以缩紧盘方式联结，齿轮箱靠三点支撑。常用的振动测量参数有位移、速度和加速度，一般选用原则为：1、低频振动（10Hz）测量位移位移反映振动幅度的大小，与设备的刚度有直接关系。刚性破坏由低频振动引起。2、中频振动（10-1000Hz）测量速度金风科技文件名：转正论文文件编号5速度反映振动的快慢。疲劳破坏由中频振动引起。3、高频振动（1000Hz）测量加速度加速度反映振动快慢的变化。惯性力破坏是由高频振动引起的。每一次的振动检测，必须测量速度。因为它反映振动能量，且国际振动诊断标准规定振动烈度的度量值为振动速度的有效值。详见振动等级对照表表2.1振动等级对照表振动速度有效值（mm/s）Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级Ⅳ级0.28AAAA0.450.711.12B1.8B2.8CB4.5CB7.1DC11.2DC18D28D45注释：Ⅰ级小型机械，功率小于15Kw；Ⅱ级中型机械，300kW以下机械；Ⅲ级大型机械，重型刚性基础；Ⅳ级大型机械，较软基础。振动测定范围为10-1000Hz。区域A：振动状态良好。区域B：振动状态可接受，能长期运行。区域C：振动值在该区域的机器可短期运行，但须加强监测并采取措施。区域D：已达到足够烈度，可引起机器损坏。金风科技文件名：转正论文文件编号6三、金风风力发电机组振动故障案例（一）、石碑山A0701机组发电机前轴承温度高故障1、机组信息故障前：功率168kW，风速7.8m/s，温度29度恢复后：功率183kW，风速8.3m/s，温度30度2、故障信息石碑山A0701机组频报电机前轴承温度高报警，且传动部分异响很大。3、诊断结论登机检查后发现电机前轴承运行中存在转子滚动异音。判断发电机前轴承NU2226存在故障。如图3.1。图3.1磨损轴承4、处理措施金风科技文件名：转正论文文件编号7拆检发电机前轴承，发现前轴承磨损。更换新轴承，加注发电机润滑脂后，运行机组，异响消失。（二）、石碑山B1004机组振动保护模块故障1、机组信息故障前：功率51kW，风速4.3m/s，温度30℃恢复后：功率58kW，风速4.4m/s，温度30℃2、故障信息故障数据采集时间为2010年9月25日，风速：4.2m/s，功率：53kW。机舱内感觉不到振动。振动信号故障灯亮，复位后很快又报同一故障。3、故障分析报故障时风速为4.2m/s，不属于大风速，登机后再机舱内未感觉到振动，因此排除振动信号真实的可能性；检查振动保护传感器及其接线，未发现有虚接点及断点；检查振动模块上几个插头的接线，24V电源线等，接触良好，没有虚接现象。检查后判定为振动模块损坏，换上新的振动模块后，机组正常运行。金风科技文件名：转正论文文件编号8四、金风风力发电机组减振措施与保护（一）、对中概念金风风力发电机组的对中指的是发电机转子、联轴器、齿轮箱三者轴心线重合，即三者的轴中心在同一直线上。不对中分为平行不对中、角度不对中和水平、角度综合不对中。（二）、造成不对中的原因从一台风机的安装，到经过20年的使用寿命后报废，这期间都会造成风机不对中。归纳出造成风机不对中的原因有以下几点：1、风机安装时的不对中从塔架，塔筒一直到机舱以至机舱内的齿轮箱、发电机，无不使用吊车进行安装，机械替代双手的工作，必然导致发电机与齿轮箱的不对中。2、塔架不均匀变形风机安装完成，经过对中之后，并网运行。随时间的积累，大风期间塔架的晃动，造成塔架不均匀变形，导致风机不对中。这也是为什么在机组运行一定时间后要求对机组重新对中的原因吧。3、阻尼器失效使自由振动衰减的各种摩擦和其他阻碍作用，我们称之为阻尼。齿轮箱和发电机地脚底座上的弹性支撑在齿轮箱、发电机高速运转时起到了缓冲振动的作用，类似于阻尼器。倘若弹性支撑老化失效，势必造成四个地脚受力不均匀，导致风机不对中。4、轴承故障齿轮箱主轴、发电机转子都有轴承支撑，一旦轴承受损或变形，都会造成轴心偏移，使得风机不对中。（三）、不对中对风机的影响齿轮箱、联轴器、发电机三者的不对中对风机的影响是很大的，主要体现在以下几个方面：1、在转子中产生交变载荷齿轮箱和发电机轴心偏移，当风机运转时，就会导致转子受到不均匀的力，且力的大小和方向周期变化。转子受力不均匀将会对轴承造成损坏，严重时将影响发电机转子，造成转子变形。2、引起风机的振动风机不对中会造成齿轮箱和发电机的振动，严重时将引起整个风机机舱的振动，这对风机的使用寿命和工作人员的维护工作影响都是很大的。金风科技文件名：转正论文文件编号93、加剧轴承和齿轮箱失效齿轮箱的作用就是将叶轮获得的低转速通过齿轮箱的传速比，转换成高转速，带动发电机转子高速运转。假若不对中，势必造成受力不均匀，应有的高转速不能完全带动发电机转子，同时由于受力的不均匀，对齿轮箱轴承和发电机轴承造成的损坏也将加快。4、产生噪声齿轮箱和发电机不对中，运转过程中必然会产生转轴与轴承的碰撞，这不但加剧轴承与转轴的损坏，同时也会产生噪声，对环境也是一种污染。（四）、金风风力发电机组的减振措施尽管振动对于风力发电机来说是不可避免的，但是金风的风力发电机组还是做了很多减振措施，来减少由于振动产生的损害。1、在S43/600Kw的风力发电机组中，对机舱罩与机舱的接合处加装了橡皮垫，用