风力发电机组齿轮箱振动测试与分析

　　关键词 风力发电机组 齿轮箱 振动分析 故障诊断

　　中图分类号 TH113. 21 文献标识码 A

　　我国风电场中安装的风力发电机组多为进口机组。因为在恶劣环境下工作，其损坏率高达40%～50%。随着清洁能源的普及，齿轮箱的故障诊断和预知维修已迫在眉睫。本文就齿轮箱的故障诊断作一些探索性研究。

　　一、齿轮箱振动测试风电材料设备

　　采用北京东方所开发的DASP（Data Acquisition and SignalProcessing）测振系统，对某风电场4#、5#机组齿轮箱的不同测点（图1）做振动测试和分析，4#机组刚进行过检修运行正常作为对照机组，5#机组噪声异常为待检机组，对两机组齿轮箱

　　2.时域分析

　　通过时域分析（图4、图5），发现5#机组齿轮箱振动信号有明显异常．幅值转大，且有明显的周期性，其频率约大20Hz。

　　的振动信号对比分析，判断存在故障。齿轮箱特征频率见表1。

　　从5#机组功率谱密度函数（图7）可以看出，在频率177Hz、196Hz、531Hz及其倍频处幅值和4#机组（图8）相应测点相比成倍数增大。而177Hz是高速轴转频的7倍频，196Hz、531 Hz是齿轮箱第II级、第I级的啮合频率，因而可判断故障出现在第II级、第Ⅲ级。

　　4.特殊分析

　　在倒频谱（图9、图10）中可以看到，4#和5#机组的倒拼图中都有一个明显的频率为9.8Hz的尖峰，这个频率与 中间轴的转频相同，说明中间轴的回转误差较大，是主要的调制源。

　　对比包络解调谱（图11、图12）可以看出，5#机组19.5Hz、39.1Hz和58.6Hz（中间轴转频的2倍频、4倍频和6倍频）就是调制的频率，说明中间轴发生了故障。

　　从图13、图14可以看到，齿轮箱的频谱以第Ⅱ级、第Ⅲ级齿轮啮合频率（196Hz、531Hz）及其倍频为中心频率，以中间轴的转频及其倍频为调制频率形成上下边频带。

　　据以上分析，可以确定该齿轮箱的第Ⅱ级和第Ⅲ级轴、齿轮、轴承存在缺陷，拆检结果与诊断结果相符。

　　三、结论。

　　1.拆检结果证明，用上述方法可以快速、准确地判断出待检齿轮箱是否存在故障以及故障所在。.net

　　2.风力发电机组工作环境十分恶劣，输入载荷变化频繁，故障率非常高，维修困难。建议加强机组安全保护方面的设计（如加装机组状态监测系统等）。风电材料设备

　　3.风力发电机组由于结构复杂，转速变化频繁，故障类型多，有必要采用多种手段（如噪声测试、油液分析等）进行综合精密故障诊断。 中国风电材料设备网

　　参考文献

　　1 易良集一简易振动诊断现场实用技术．北京机械工业出版社，2003

　　2 钟秉林，黄仁．机械故障诊断学．北京机械工业出版社，1997.

　　3 丁康，李魏华，朱小勇．齿轮及齿轮箱故障诊断实用技术．北京机械工业出版社，2005风电材料设备

　　4 张来斌，王朝晖，张喜延，樊建春．机械设备故障诊断技术及方法．北京石油工业出版社，2000

　　5 徐敏，黄昭毅设备故障诊断手册．西安西安交通大学出版社，1998

　　3.频坷分析

　　由图6可见，5#机组齿轮箱的频谱图既有调幅成分又有调频成分（调制频率对中心频率的幅值不对称）。