四川风力发电机组及其组件的机械振动测量 振动试验报告

风力发电机组及其组件的机械振动测量主要涉及以下方面：

• 测量目的：

• 监测风力发电机组运行状态，确保其安全稳定运行。通过实时监测振动情况，能及时发现机组潜在的机械故障、部件松动、不平衡等问题，避免故障恶化导致设备损坏或停机，减少维修成本和停机损失 。

• 评估机组的健康状况和可靠性。长期的振动测量数据可用于分析机组的运行趋势，为制定合理的维护计划提供依据，提高设备的可靠性和使用寿命。

• 为风力发电机组的设计优化提供参考。测量结果有助于了解机组在不同工况下的振动特性，为改进设计、提高性能提供数据支持。

• 测量参数：

• 振动加速度：表示振动速度变化的快慢，单位通常为或（为重力加速度）。加速度能反映振动的强烈程度，对于检测高频振动和冲击性振动较为敏感。例如，在检测叶片表面的微小裂纹或齿轮的局部磨损时，加速度的测量很重要。

• 振动速度：描述振动质点运动的快慢，单位为。振动速度与振动能量有直接关系，在评估振动对设备的影响以及判断设备的整体振动水平方面具有重要意义。比如，对于评估轴承的磨损程度和润滑状态，振动速度是一个关键参数。

• 振动位移：指振动质点在一定时间内的位置变化，单位通常为或。位移参数主要用于监测设备的静态变形和低频振动，对于检测大型结构件（如塔筒）的弯曲、倾斜等问题较为有效。

• 还会测量振动频率、振动幅值和相位等。振动频率表示单位时间内振动的次数，单位为，它对于确定振动源和分析振动的传播特性非常关键。振动幅值是振动的幅度大小，反映了振动的强弱程度。相位则表示振动信号在时间上的相对位置关系，对于分析多部件系统的振动协调性和故障定位有帮助。

• 测量位置：

• 机舱：机舱内包含了风力发电机组的关键部件，如发电机、齿轮箱等。在机舱内选择合适的测量点，如发电机底座、齿轮箱外壳等位置，可以监测这些核心部件的振动情况。例如，当齿轮箱内部的齿轮出现磨损或啮合不良时，在齿轮箱外壳上测量到的振动信号会发生变化 。

• 塔筒：塔筒是支撑风力发电机组的主要结构，其振动情况反映了整个机组的稳定性。通常在塔筒的不同高度位置（如底部、中部、顶部）设置测量点，以监测塔筒在不同高度处的振动特性。比如，当塔筒受到强风作用或基础不均匀沉降时，塔筒的振动会发生改变 。

• 叶片：叶片是直接将风能转化为机械能的部件，其振动情况对机组的性能和安全至关重要。可以在叶片的根部、中部和尖部等位置安装传感器，测量叶片在旋转过程中的振动。例如，叶片表面受到不均匀的风载荷或存在结构损伤时，叶片的振动特征会发生变化 。

• 轮毂：轮毂连接叶片和主轴，是传递动力的关键部位。在轮毂上设置测量点，可以监测到叶片传递过来的振动以及轮毂自身的振动情况，有助于发现轮毂与叶片之间的连接问题或轮毂内部的故障 。

• 测量方法和技术：

• 时域分析：直接对振动信号的时间历程进行分析，可得到振动的幅值、持续时间、峰值等参数。通过观察时域信号的形态，可以初步判断振动的有无、强弱以及是否存在异常冲击等情况。例如，当机组突然受到外界物体撞击时，时域信号中会出现明显的冲击峰值。

• 频域分析：将时域信号转换到频域进行分析，得到振动信号的频率组成和各频率成分的幅值大小。频域分析有助于确定振动的主要频率成分，从而找出振动源。例如，通过分析齿轮箱振动信号的频谱，可判断是否存在齿轮啮合频率及其谐波等特征频率，进而判断齿轮是否存在故障。

• 时频域分析：结合时域和频域分析的优点，能够展示信号在时间和频率上的变化情况，如短时傅里叶变换、小波变换等方法。在风力发电机组的振动分析中，时频域分析可用于分析非平稳振动信号，如在机组启动、停机过程中或受到突变载荷时的振动情况。

• 具备足够的采样频率和分辨率，以准确采集振动信号的细节。采样频率应根据被测振动的频率范围确定，一般要求采样频率至少为振动信号Zui高频率的2 倍以上。

• 能够实时记录和存储大量的振动数据，以便后续的分析和处理。数据存储容量应根据测量时间和数据量的需求进行选择。

• 具备良好的抗干扰能力，以保证在复杂的电磁环境下（如风力发电机组周围的强电磁场）能够准确采集数据。

• 确保传感器与测量位置紧密接触，以准确传递振动信号。例如，在安装加速度传感器时，可使用螺栓固定或磁性吸附等方式，使其牢固地安装在被测物体表面 。

• 对于叶片等旋转部件上的传感器安装，需要考虑传感器的重量、尺寸以及对叶片空气动力学性能的影响，通常采用特殊的安装结构和方式，确保传感器在旋转过程中稳定工作且不影响叶片性能 。

• 传感器的安装位置应选择在能够代表被测部件振动特性的关键位置，避免安装在可能受到干扰或振动信号不明显的地方 。

• 加速度传感器：具有较高的频率响应范围和灵敏度，能准确测量高频振动信号，适用于检测叶片的振动、齿轮箱的高速旋转部件等的振动 。

• 速度传感器：对于低频振动的测量较为准确，常用于监测塔筒等大型结构的低频振动以及设备的整体振动速度 。

• 位移传感器：可用于测量较大的振动位移，如监测塔筒的倾斜或变形等情况 。