機械軸承振動狀態監測系統的設計

張守權

黑龍江建筑職業技術學院 黑龍江哈爾濱 150025

機械軸承振動狀態監測系統的設計

張守權

黑龍江建筑職業技術學院 黑龍江哈爾濱 150025

隨著社會科技的進步，機械化程度也原來越高。在機械運行的過程中，軸承振動發揮著重要作用，其振動狀態監測也逐漸成為研究人員非常重視的問題。本研究將重點介紹發電機組的機械軸承振動監測系統，并提出一些故障診斷方法。

機械軸承；振動狀態；監測

前言

風力發電機組對人們的日常生活發揮著重要作用，隨著社會的用電需求量越來越高，風力發電機在整個發電系統的地位也日益顯著。因此人們對其振動狀態監測也逐漸重視起來。風力發電機與其他機械相比，在結構上有著很大不同，其振動狀態的正常與否，直接影響到發電機能否正常運行。因此，需要對發電機組的振動狀態監測重視起來。

1.發電機組機械軸承振動狀態監測的意義

隨著社會的發展，人們對電力的需求越來越高，隨之而來的就是一系列的能源問題。為了節約能源，當今人們已經研究出了許多新型發電模式，例如水力發電、火力發電、風力發電，這些發電廠也已經在世界的各個角落被建立起來，給人們的生活提供了很大便利。下面將重點介紹風力發電機組的一些狀態監測。風力發電機組對環境的要求比較高，因此很多都建立在偏遠、人少的地方，這樣才能更好的運用風能進行發電。但是，這些惡劣的環境就不可避免的導致人們對發電機組機械軸承振動狀態的監測不能及時有效，在發電機組發生故障時也不能及時趕到。而且，現在的情況很多都是在設備發生故障之后才能發現問題，然后相關人員才開始進行整修，就會導致電路中斷。這些固有因素都導風力發電機與火力水力發電機組相比，不具有很強的競爭性。長此以往，不能滿足風能的發展。風力發電機組的重要性毋庸置疑，因為對于一些偏遠地區來說，電纜輸入存在很大問題，只能依靠偏遠地區的有利地形和風能。風力發電機組在線監測系統是集合了信號采集、在線監測以及信號分析于一體的多功能在線監測診斷分析系統，在線監測和診斷系統能夠及時地發現運行異常并報警，可對采集到的數據進行各種分析處理。因此，進行發電機組機械軸承振動狀態監測具有重要意義。

首先具有經濟性。現在很多行業都存在一種現象，就是在問題發生之后才進行解決，沒有很好的監測系統，因為監測系統需要很高的運營成本，就以風力發電機組為例，風電機組惡性事故的發生，導致無法彌補的損失。這些設備通常都是很復雜的設備，而且由于地勢偏遠，需要特殊的設備才能把它們送到修理廠，這就有很高的運輸和修理成本。而且，電力中斷會導致一些企業和工廠不能進行正常的生產活動，帶來的經濟損失也是無法估計的。而且，現在很多設備都已成功應用狀態監測系統實現實時監測、狀態分析、故障預警與診斷等功能，這些都為風力發電機組的振動狀態檢測提供了很好的技術支持。

2.風力發電機組常見的振動故障和分析方法

2.1 常見的振動故障

最常見的是振動故障是葉片的振動發生問題，因為風力發電機組的原理就是運用風能的運動推動電力的產生，很多時候風力的振動都具有不穩定性，這就導致發電機組的葉片發生故障。振動總是會產生一定的振幅，在一定的振幅范圍內通常不會對設備產生影響，但是當風力達到一定強度時，就會引起塔臺的共振，引起塔臺的震動，很多情況下都會影響電力設備的正常供應。而且，對于風力發電機組附近的居民來說，也會帶來一定的安全隱患，風力發電機組的現狀決定了這些現象都是不可避免的，因此，相關人員一定要加強對振動狀態的監測，只有這樣，才能及時檢測設備運行的狀態，在發生一些故障時及時檢測出來，只有及時解決了一些小問題，才能避免更大故障的發生。如果等到設備停止運行時才發現，帶來的損失是無法估量的。

2.2 設備振動的分析方法

振動信號的頻譜分析是研究故障信息的最基本的方法，可提取大部分故障特征。風力發電機組在運行的時候會產生一定的波譜，因此通過對這些波的幅度進行研究，可以知道風力發電機組齒輪箱與軸承的運行頻譜，進而得出這些設備的振動情況，這就是所謂的波譜分析法[1]。有時候一些故障沒有明確的數據作為基礎，有經驗的專家就會運用模糊診斷方法，也就是根據其他的一些征兆判斷設備振動的狀態。例如在一些波譜分析時，不能得出具體的波動頻率，但是很多情況下振動失常會帶來設備溫度的升高，因此需要引入其他征兆進行判別，如溫度、電流等參數變化情況及振動信號的各種趨勢分析等，尤其是同頻故障的診斷更需借助于它與各種相關量的關系才能做出正確診斷。除此之外，有時候不能直接的出數據，需要進行統計分析。需要把這些振動幅度的數據收集起來，然后運用一定的統計方法，如概率分布、離散分布分析方法。將得出來的數據放在一起，就可以橫向進行比較，可以看出來各個設備振動幅度之間的明顯不同，這樣得出來的結論也更加具有針對性，可以同時得出所有設備的運行情況。為了提高統計分析的準確性，可以在條件允許的情況下運用一些科學方法，例如科學計算機等，方便又精確。

3.機械軸承振動狀態監測和故障診斷系統

3.1 智能在線振動監測保護系統的設計思想

現在智能在線振動檢測系統受到了越來越多的人的追捧。原理是利用當代最先進的機械、微電子和自動化技術，巧妙地實現了信號采集、數據存儲、狀態監測、異常保護和故障診斷功能[2]。這種設備是針對風力發電機組的特殊運行狀態提出來的，如果該系統運行正常，可以有效解決風力發電機組地處偏遠、監測不便的問題。發電機組在發生故障時停運和在需要停止的時候卻繼續運行，都會帶來一定的經濟損失。該設備的目的就是將這些損失降低到最小，在故障發生前及時進行診斷，這樣就可以保護周邊人們的生活和生產安全，同時符合了社會工業發展的必然趨勢，可以最大程度的提高社會效益。

3.2 智能在線振動監測保護系統的技術

風力發電機組承受著重要的任務，它需要監測的成分有很多，例如風的方向和風力大小，設備運行的狀態，各個機械軸承的振動頻率。它包括很多版塊，例如數據采集板塊、智能報警板塊、自動輸入板塊、橫向比較板塊。通過計算機的智能分析，就可以把需要的數據直接統計出來，方便相關工作人員進行管理和監測，并針對一些具體情況及時進行調整。

3.3 智能在線故障診斷系統的主要功能和特點

故障診斷系統可以進行自動診斷，它可以自動分析一些檢測系統得出來的數據，并自動對這些數據進行分析，在無人看守的時候，工作人員只需要對它輸入一些相關程序，系統就可以自動解決一些簡單的故障問題，這樣就可以使診斷更加具有實效性和及時性，避免更大的損失發生。但是該智能系統對技術含量的要求很高，這種診斷系統目前處于試運行階段，還有很長的路要走，相關研究人員要繼續努力，使這項造福于人民的智能系統完善和發展起來。

結束語

通過以上的分析可以看出，風力發電機組的機械軸承振動狀態監測具有重要意義，因此國家應該大力鼓勵在線監測系統和診斷系統的研究，進一步提高監測系統的完善性和技術性，只有這樣，才能維護風力發電的正常運行，才能更好地造福于人類。

[1]王瑞闖,林富洪.風力發電機在線監測與診斷系統研究[J].華東電力,2009.

[2]龔敏明,王占國,郭宏榆.風力發電機組振動監控與分析系統的研究[J].生產一線,2009.

張守權，男（1974年3月-），黑龍江建筑職業技術學院實訓中心，工程師，從事機械工程研究。