1故障診斷的一般方法2風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組監(jiān)測(cè)診斷在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是近20年來(lái)在大型機(jī)組上發(fā)展起來(lái)的一門新興交叉性技術(shù)，這是由于近代機(jī)械工業(yè)向機(jī)電一體化方向發(fā)展，機(jī)械設(shè)備高度的自動(dòng)化、智能化、大型化和復(fù)雜化，在許多的情況下都需要確保工作過(guò)程的安全運(yùn)行和高的可靠性，因此對(duì)其工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)日益重要。3隨著大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)容量的迅猛增加，現(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)已經(jīng)到了兆瓦級(jí)，機(jī)械結(jié)構(gòu)也日趨復(fù)雜，不同部件之間的相互聯(lián)系、耦合也更加緊密，一個(gè)部件出現(xiàn)故障，將可能引起整個(gè)發(fā)電過(guò)程中斷。另外，近年來(lái)隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)的快速發(fā)展，其技術(shù)的成熟度跟不上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)展速度,在媒體上出現(xiàn)了大量關(guān)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱、主軸、葉片的損壞，甚至有風(fēng)力發(fā)電機(jī)倒塌的報(bào)道。例如，臺(tái)灣電力規(guī)劃從2003年到2010年共投資190億建立186部海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，結(jié)果到2008年安裝的82臺(tái)機(jī)組，結(jié)果有51部無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電，故障率高達(dá)62%。投入近百億，發(fā)電收入僅11億。

4風(fēng)力發(fā)電機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)最重要的工作是通過(guò)對(duì)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中所表現(xiàn)出的各種外部征兆及信息，提取反映狀態(tài)的正確信息并進(jìn)行分析和識(shí)別其內(nèi)在故障。5振動(dòng)監(jiān)測(cè)的原理

風(fēng)機(jī)設(shè)備安裝在幾十米高空，不容易送到工廠檢修，由于我國(guó)國(guó)產(chǎn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組部件本身的材料、精度、熱處理等可靠性比較低，出現(xiàn)故障的可能性比國(guó)外的設(shè)備要高，加上我國(guó)有些地區(qū)地形地貌、氣候特征（在我國(guó)北方地區(qū)，冬季氣溫很低）與歐洲相比有特殊性，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組本身運(yùn)行的環(huán)境比較惡劣——溫度、風(fēng)沙、氣候變化等對(duì)機(jī)械設(shè)備性能影響很大。6

可能對(duì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的齒輪組機(jī)械傳動(dòng)力系來(lái)說(shuō)，經(jīng)常出現(xiàn)超過(guò)其設(shè)計(jì)極限條件的情況，作為傳遞動(dòng)力的裝置長(zhǎng)期處于復(fù)雜的交變載荷下工作，故加強(qiáng)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)以便更好的掌握其運(yùn)行情況，并對(duì)出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析，以保證同風(fēng)場(chǎng)的其他機(jī)組安全可靠的運(yùn)行。7風(fēng)力發(fā)電機(jī)的傳動(dòng)裝置屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)械，具有旋轉(zhuǎn)的特點(diǎn)。這些設(shè)備的旋轉(zhuǎn)組件都有各自特定的振動(dòng)頻率。其振動(dòng)幅度則代表該設(shè)備的工作情況或工作質(zhì)量。振幅的增大直接表示旋轉(zhuǎn)組件例如軸承或齒輪發(fā)生了故障，過(guò)大的振動(dòng)往往是機(jī)組破壞的先兆和主要原因。由于振動(dòng)參數(shù)比其他狀態(tài)參數(shù)如溫度、壓力等更直接、快速準(zhǔn)確地反映機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，所以有必要將振動(dòng)信息作為對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行檢測(cè)、分析及故障預(yù)報(bào)。同時(shí)也可以使用溫度等參數(shù)聯(lián)合進(jìn)行監(jiān)測(cè)。因此進(jìn)行在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)處理，還可以分析從出現(xiàn)故障征兆到徹底失效的時(shí)間，以便及時(shí)安排檢修。8風(fēng)力發(fā)電機(jī)監(jiān)測(cè)的意義風(fēng)力發(fā)電機(jī)監(jiān)測(cè)的意義在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)給客戶提供如下方便：（1）通過(guò)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠最大程度的使整機(jī)安全運(yùn)行，可以對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)有效的保護(hù);（2）提前檢測(cè)到某個(gè)零件故障，從而減少其它的零件的損壞;（3）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以較早發(fā)現(xiàn)故障，這就為及早安排必要的維修提供了寶貴的時(shí)間，減小了停機(jī)的次數(shù)和時(shí)間;（4）通過(guò)在線檢測(cè)的結(jié)果，可以對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)有針對(duì)性的修復(fù);

內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大9主要內(nèi)容狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷簡(jiǎn)介振動(dòng)的基本知識(shí)信號(hào)處理基本方法振動(dòng)測(cè)試技術(shù)的基本內(nèi)容風(fēng)力發(fā)電機(jī)組常見(jiàn)故障分析基于振動(dòng)的分析方法振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的建立10在設(shè)備運(yùn)行中或在基本不拆卸的情況下，通過(guò)各種手段，掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，判定產(chǎn)生故障的部位和原因，并預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)設(shè)備未來(lái)的狀態(tài)。是防止事故和計(jì)劃外停機(jī)的有效手段。是設(shè)備維修的發(fā)展方向。

什么是狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷？11一、設(shè)備故障診斷的意義、目的和任務(wù)1，設(shè)備故障診斷的意義2，設(shè)備故障診斷的目的3，設(shè)備故障診斷的任務(wù)12

1，設(shè)備故障診斷的意義(1)避免災(zāi)難性事故的需求

1989年美國(guó)挑戰(zhàn)者號(hào)航天飛機(jī)失事

2003年2月美國(guó)哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)失事

1986年前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站的爆炸

1985年大同電廠1988年秦嶺電廠20萬(wàn)KW發(fā)電機(jī)組斷軸毀機(jī)事故

1999年新疆石河子?xùn)|熱電廠2.5萬(wàn)KW機(jī)組葉片斷裂28片，故障停機(jī)2個(gè)月。

2004年，HornsRev海上風(fēng)電場(chǎng)的多臺(tái)風(fēng)機(jī)出現(xiàn)了電機(jī)失效等技術(shù)故障，為了更換和維修故障風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，Vestas作為供應(yīng)商承擔(dān)了所有的損失，這直接導(dǎo)致了該公司2004年近4000萬(wàn)歐元的虧損。13(2)設(shè)備管理發(fā)展的客觀需求降本增效——〉降低維修成本——〉經(jīng)濟(jì)式維修——〉狀態(tài)維修——〉狀態(tài)檢測(cè)故障診斷14設(shè)備維修制度的發(fā)展事后維修，故障維修

(Breakdown)

設(shè)備壞了后才去修理。定期維修，預(yù)防維修(Preventive)

定期地檢查和大修。預(yù)測(cè)維修，視情維修

(Predictive)

周期的監(jiān)測(cè)，需要時(shí)才去維修。15事后維修體制設(shè)備運(yùn)行到壞了再進(jìn)行修理。不需要安排計(jì)劃。對(duì)一些設(shè)備，更換比修理更便宜。意外停機(jī)引起生產(chǎn)損失。災(zāi)難性的設(shè)備事故。庫(kù)存?zhèn)浼顿Y多。引起設(shè)備的二次損壞。定義優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)16定期維修體制按預(yù)訂的時(shí)間間隔或檢修周期對(duì)設(shè)備作維修、調(diào)整和更換備件。機(jī)器壽命較長(zhǎng)。減少意外停機(jī)。備件庫(kù)存較少。維修不足導(dǎo)致意外停機(jī)引起生產(chǎn)損失。過(guò)剩維修導(dǎo)致維修費(fèi)用增加。過(guò)剩維修引起人為維修故障。定義優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)17預(yù)測(cè)維修體制有計(jì)劃地對(duì)設(shè)備作檢查和測(cè)試，以確定其健康狀態(tài)。減少非計(jì)劃停機(jī)損失。維修時(shí)間間隔可以延長(zhǎng)。非必要維修減到最少。備件庫(kù)存最小。需要初始投資。需學(xué)習(xí)和培訓(xùn)。定義優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)18不同維修制度的比較減少災(zāi)難性事故的危險(xiǎn)。按計(jì)劃停機(jī)。增加生產(chǎn)機(jī)時(shí)。雇員合理的配置和使用。減少備件庫(kù)存。改善產(chǎn)品質(zhì)量。工廠安全。環(huán)境影響。市場(chǎng)形象。維修成本比較19監(jiān)測(cè)和診斷的手段★振動(dòng)：適用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械、往復(fù)機(jī)械、軸承、齒輪等?！餃囟龋t外）：適用于工業(yè)爐窯、熱力機(jī)械、電機(jī)、電器等?！锫暟l(fā)射：適用于壓力容器、往復(fù)機(jī)械、軸承、齒輪等?！镉鸵海ㄨF譜）：適用于齒輪箱、設(shè)備潤(rùn)滑系統(tǒng)、電力變壓器等?！餆o(wú)損檢測(cè)：采用物理化學(xué)方法，用于關(guān)鍵零部件的故障檢測(cè)。★壓力：適用于液壓系統(tǒng)、流體機(jī)械、內(nèi)燃機(jī)和液力耦合器等。★強(qiáng)度：適用于工程結(jié)構(gòu)、起重機(jī)械、鍛壓機(jī)械等?！锉砻妫哼m用于設(shè)備關(guān)鍵零部件表面檢查和管道內(nèi)孔檢查等?！锕r參數(shù)：適用于流程工業(yè)和生產(chǎn)線上的主要設(shè)備等。★電氣：適用于電機(jī)、電器、輸變電設(shè)備、電工儀表等。20簡(jiǎn)易診斷和精密診斷狀態(tài)監(jiān)測(cè)（簡(jiǎn)易診斷）內(nèi)容：識(shí)別有無(wú)故障明確故障嚴(yán)重程度作出故障趨勢(shì)分析

由設(shè)備維修人員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行故障診斷（精密診斷）

內(nèi)容：確定故障部位確定故障原因提出維修建議由設(shè)備診斷人員在現(xiàn)場(chǎng)或中心進(jìn)行21振動(dòng)的基本知識(shí)

22§1振動(dòng)的基本知識(shí)

機(jī)械振動(dòng)單自由度系統(tǒng)振動(dòng)多自由度系統(tǒng)振動(dòng)23§1.1機(jī)械振動(dòng)

物體（或物體的一部分）在某一中心位置兩側(cè)所做的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，就叫做機(jī)械振動(dòng)24從狹義上說(shuō)，通常把具有時(shí)間周期性的運(yùn)動(dòng)稱為振動(dòng)。從廣義上說(shuō)，任何一個(gè)物理量在某一數(shù)值附近作周期性的變化，都稱為振動(dòng)。鐘擺的擺動(dòng)，水上浮標(biāo)的浮動(dòng)，擔(dān)物行走時(shí)扁擔(dān)的顫動(dòng)，在微風(fēng)中樹(shù)梢的搖擺，振動(dòng)的音叉、鑼、鼓、琴弦等都是機(jī)械振動(dòng)。25§1.2單自由度振動(dòng)系統(tǒng)

確定系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)所需的獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)稱為系統(tǒng)的自由度26典型的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)--彈簧振子27§1.2.1簡(jiǎn)諧振動(dòng)令質(zhì)量可忽略的彈簧，一端固定，一端系一有質(zhì)量的物體，稱此系統(tǒng)為彈簧振子。建立如圖的坐標(biāo)系物體質(zhì)量m,坐標(biāo)x所受回復(fù)力為F.此方程的通解為：28物理量隨時(shí)間的變化規(guī)律可以用正弦、余弦函數(shù)描述，稱之為簡(jiǎn)諧振動(dòng)。上式稱之為簡(jiǎn)諧振動(dòng)表達(dá)式（簡(jiǎn)諧函數(shù)或振動(dòng)方程）簡(jiǎn)諧振動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征方程簡(jiǎn)諧振動(dòng)的動(dòng)力學(xué)條件29①水平彈簧振子的回復(fù)力是彈簧的彈力；豎直彈簧振子的回復(fù)力是彈簧彈力和重力的合力。②水平彈簧振子的周期與振幅無(wú)關(guān)，只由振子質(zhì)量和彈簧的勁度系數(shù)決定。③可以證明，豎直放置的彈簧振子的振動(dòng)也是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，周期公式也是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)30簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)表示31簡(jiǎn)諧振動(dòng)的三要素

振幅(Amplitude)

偏離平衡位置的最大值，記作A。描述振動(dòng)的規(guī)模。圓頻率

(Angularfrequency)

描述振動(dòng)的快慢，記作,單位為弧度/秒。

頻率f=/2為每秒鐘的振動(dòng)次數(shù)，單位為次/秒(Hz)。周期

T=1/f=2/

為每振動(dòng)一次所需的時(shí)間，單位為秒。初相角(Initialphase)

描述振動(dòng)在起始瞬間的狀態(tài)，記作。32加速度速度vtxa位移振動(dòng)方程33振動(dòng)量通常指反映振動(dòng)的強(qiáng)弱程度的量，亦即指振動(dòng)位移，振動(dòng)速度和振動(dòng)加速度的大小。這三者之間存在著確定的微分或積分關(guān)系。振動(dòng)量的測(cè)量34一、同方向、同頻率諧振動(dòng)的合成合振動(dòng)是簡(jiǎn)諧振動(dòng)，其頻率仍為合振動(dòng):簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成35用旋轉(zhuǎn)矢量法討論36如A1=A2,則A=0兩分振動(dòng)相互加強(qiáng)兩分振動(dòng)相互減弱若兩分振動(dòng)同相：若兩分振動(dòng)反相:37式中隨t緩變隨t快變二、同方向不同頻率簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成分振動(dòng)合振動(dòng)當(dāng)2≈1時(shí),38三、兩個(gè)相互垂直的同頻率簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成質(zhì)點(diǎn)合振動(dòng)的軌跡方程：分振動(dòng)39合振動(dòng)的軌跡為通過(guò)原點(diǎn)且在第一、第三象限內(nèi)的直線質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的位移40合振動(dòng)的軌跡為通過(guò)原點(diǎn)且在第二、第四象限內(nèi)的直線質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的位移41合振動(dòng)的軌跡為以x軸和y軸為軸線的橢圓質(zhì)點(diǎn)沿橢圓的運(yùn)動(dòng)方向是順時(shí)針的。42合振動(dòng)的軌跡為以x軸和y軸為軸線的橢圓質(zhì)點(diǎn)沿橢圓的運(yùn)動(dòng)方向是逆時(shí)針的。43

=5/4

=3/2

=7/4

=0

=

=/2

=3/4Q

=/4P

·.時(shí)，逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。時(shí)，順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。44四、垂直方向不同頻率可看作兩頻率相等而Δ隨t緩慢變化，合運(yùn)動(dòng)軌跡將按上頁(yè)圖依次緩慢變化。yxA1A2o-A2-A1兩分振動(dòng)頻率相差很小為整數(shù)比合成軌跡為穩(wěn)定的閉合曲線

—

李薩如圖例如右圖：45xy213132x=0：y=0

y

x046§1.2.2阻尼振動(dòng)，受迫振動(dòng)，共振47一阻尼振動(dòng)

振動(dòng)物體不受任何阻力的影響，只在回復(fù)力作用下所作的振動(dòng)，稱為無(wú)阻尼自由振動(dòng)。

在回復(fù)力和阻力作用下的振動(dòng)稱為阻尼振動(dòng)。阻尼：消耗振動(dòng)系統(tǒng)能量的原因。

一阻尼振動(dòng)48阻尼振動(dòng)能量隨時(shí)間減小的減幅振動(dòng)。摩擦阻尼：系統(tǒng)克服阻力作功使振幅受到摩擦力的作用，系統(tǒng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能。輻射阻尼：振動(dòng)以波的形式向外傳波，使振動(dòng)能量向周圍輻射出去。阻尼振動(dòng)的特點(diǎn)49阻尼振動(dòng)的振動(dòng)方程（系統(tǒng)受到弱介質(zhì)阻力而衰減）振子動(dòng)力學(xué)方程振子受阻力系統(tǒng)固有角頻率阻尼系數(shù)弱介質(zhì)阻力是指振子運(yùn)動(dòng)速度較低時(shí)，介質(zhì)對(duì)物體的阻力僅與速度的一次方成正比——阻力系數(shù)其解分三種情形50弱阻尼1、弱阻尼每一周期內(nèi)損失的能量越小，振幅衰減越慢，周期越接近于諧振動(dòng)。阻尼振動(dòng)的振幅按指數(shù)衰減阻尼振動(dòng)的準(zhǔn)周期512、臨界阻尼臨界阻尼系統(tǒng)不作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而是較快地回到平衡位置并停下來(lái)過(guò)阻尼3、過(guò)阻尼系統(tǒng)不作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而是非常緩慢地回到平衡位置52

b—

過(guò)阻尼

a—

欠阻尼

c—

臨界阻尼三種阻尼振動(dòng)位移時(shí)間曲線cbatxO53二受迫振動(dòng)

系統(tǒng)在周期性外力作用下所進(jìn)行的振動(dòng)叫受迫振動(dòng).(如揚(yáng)聲器中紙盆的振動(dòng)、機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)引起基座的振動(dòng))

當(dāng)受迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定后，振動(dòng)的振幅保持穩(wěn)定不變.54受迫振動(dòng)的振動(dòng)方程弱阻尼諧振子系統(tǒng)在策動(dòng)力作用下的受迫振動(dòng)的方程令周期性外力——策動(dòng)力該方程的解為55穩(wěn)定解(1)頻率:等于策動(dòng)力的頻率(2)振幅:(3)初相:特點(diǎn)：穩(wěn)態(tài)時(shí)的受迫振動(dòng)按簡(jiǎn)諧振動(dòng)的規(guī)律變化阻尼振動(dòng)簡(jiǎn)諧振動(dòng)56三共振

振子在作受迫振動(dòng)時(shí)，當(dāng)周期性外力的頻率與振子的固有頻率接近時(shí)，振子振幅顯著增加,在某一頻率時(shí),振幅達(dá)到最大，這一現(xiàn)象稱為共振。達(dá)到共振時(shí)的頻率叫共振頻率。當(dāng)阻尼趨于零時(shí)，共振頻率等于系統(tǒng)的固有頻率。共振頻率共振頻率大阻尼小阻尼阻尼57在一定條件下,振幅出現(xiàn)極大值,振動(dòng)劇烈的現(xiàn)象。1、位移共振(1)共振頻率:(2)共振振幅:582、速度共振一定條件下,速度振幅極大的現(xiàn)象。速度共振時(shí)，速度與策動(dòng)力同相，一周期內(nèi)策動(dòng)力總作正功，此時(shí)向系統(tǒng)輸入的能量最大。59

共振現(xiàn)象在實(shí)際中的應(yīng)用：樂(lè)器、收音機(jī)、……

單擺1

作垂直于紙面的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí),單擺5將作相同周期的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其他單擺基本不動(dòng).共振演示實(shí)驗(yàn)236145

共振演示實(shí)驗(yàn)60

共振現(xiàn)象的危害1940

年11月7日美國(guó)Tocama

懸索橋因共振而坍塌61由自由振動(dòng)確定固有頻率和阻尼62由強(qiáng)迫振動(dòng)確定固有頻率和阻尼63§1.3多自由度振動(dòng)系統(tǒng)兩自由度系統(tǒng)兩自由度系統(tǒng)：由兩個(gè)相互作用的質(zhì)量，彈簧，阻尼器組成。信號(hào)是由兩個(gè)振動(dòng)信號(hào)組成。64多自由度振動(dòng)系統(tǒng)多自由度系統(tǒng)和單自由度系統(tǒng)比較多自由度系統(tǒng)：由多個(gè)相互作用的質(zhì)量，彈簧，阻尼器組成。信號(hào)是由多個(gè)振動(dòng)信號(hào)組成。65多自由度振動(dòng)系統(tǒng)圖中數(shù)字為系統(tǒng)的自由度數(shù)5322666信號(hào)處理基本知識(shí)67§2信號(hào)處理基本知識(shí)

信號(hào)的分類信號(hào)的時(shí)域和頻域分析68§2.1信號(hào)的分類信號(hào)的分類方法很多，可以從不同的角度對(duì)信號(hào)進(jìn)行分類。按實(shí)際用途劃分：電視信號(hào)雷達(dá)信號(hào)控制信號(hào)通信信號(hào)廣播信號(hào)……

按所具有的時(shí)間特性劃分691．確定性信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)對(duì)于指定的某一時(shí)刻t，可確定一相應(yīng)的函數(shù)值f(t)。若干不連續(xù)點(diǎn)除外。確定性信號(hào)隨機(jī)信號(hào)偽隨機(jī)信號(hào)貌似隨機(jī)而遵循嚴(yán)格規(guī)律產(chǎn)生的信號(hào)（偽隨機(jī)碼）。具有未可預(yù)知的不確定性702.周期信號(hào)和非周期信號(hào)

周期信號(hào)(periodsignal)是定義在(-∞，∞)區(qū)間，每隔一定時(shí)間T(或整數(shù)N），按相同規(guī)律重復(fù)變化的信號(hào)。連續(xù)周期信號(hào)f(t)滿足

f(t)=f(t+mT)，m=0,±1,±2,…離散周期信號(hào)f(k)滿足

f(k)=f(k+mN)，m=0,±1,±2,…滿足上述關(guān)系的最小T(或整數(shù)N)稱為該信號(hào)的周期。不具有周期性的信號(hào)稱為非周期信號(hào)。71周期信號(hào)和非周期信號(hào)正弦周期信號(hào)（簡(jiǎn)諧信號(hào)）復(fù)雜周期信號(hào)（除簡(jiǎn)諧信號(hào)的周期信號(hào)）準(zhǔn)周期（頻率之比值為無(wú)理值）瞬態(tài)（脈沖，衰減函數(shù)）非周期信號(hào)周期信號(hào)723.連續(xù)信號(hào)和離散信號(hào)根據(jù)信號(hào)定義域的特點(diǎn)可分為連續(xù)時(shí)間信號(hào)和離散時(shí)間信號(hào)。在連續(xù)的時(shí)間范圍內(nèi)(-∞<t<∞）有定義的信號(hào)稱為連續(xù)時(shí)間信號(hào)，簡(jiǎn)稱連續(xù)信號(hào)。實(shí)際中也常稱為模擬信號(hào)。這里的“連續(xù)”指函數(shù)的定義域—時(shí)間是連續(xù)的，但可含間斷點(diǎn)，至于值域可連續(xù)也可不連續(xù)。值域連續(xù)值域不連續(xù)連續(xù)時(shí)間信號(hào)：73僅在一些離散的瞬間才有定義的信號(hào)稱為離散時(shí)間信號(hào)，簡(jiǎn)稱離散信號(hào)。實(shí)際中也常稱為數(shù)字信號(hào)。這里的“離散”指信號(hào)的定義域—時(shí)間是離散的，它只在某些規(guī)定的離散瞬間給出函數(shù)值，其余時(shí)間無(wú)定義。如右圖的f(t)僅在一些離散時(shí)刻tk(k=0,±1,±2,…)才有定義，其余時(shí)間無(wú)定義。相鄰離散點(diǎn)的間隔Tk=tk+1-tk可以相等也可不等。通常取等間隔T，離散信號(hào)可表示為f(kT)，簡(jiǎn)寫為f(k)，這種等間隔的離散信號(hào)也常稱為序列。其中k稱為序號(hào)。離散時(shí)間信號(hào)：744．模擬信號(hào)，抽樣信號(hào)，數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)：時(shí)間和幅值均為離散的信號(hào)。模擬信號(hào)：時(shí)間和幅值均為連續(xù)的信號(hào)。抽樣信號(hào)：時(shí)間離散的，幅值連續(xù)的信號(hào)。量化抽樣755．一維信號(hào)和多維信號(hào)一維信號(hào)：

只由一個(gè)自變量描述的信號(hào)，如語(yǔ)音信號(hào)。多維信號(hào)：

由多個(gè)自變量描述的信號(hào)，如圖像信號(hào)。76信號(hào)處理初步信號(hào)處理:對(duì)測(cè)試所得信號(hào)經(jīng)過(guò)必要的加工變換以獲得所需信息的過(guò)程信號(hào)分析

:研究信號(hào)的類別、構(gòu)成和特征值信號(hào)處理的目的:

－分離信號(hào)、噪聲,提高信噪比－從信號(hào)中提取有用的特征信號(hào)77信號(hào)處理系統(tǒng)模擬信號(hào)處理系統(tǒng)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)由模擬器件組成的一系列能實(shí)現(xiàn)模擬運(yùn)算的電路，如模擬濾波器、乘法器、微分放大器等環(huán)節(jié)。可作為數(shù)字信號(hào)處理的預(yù)處理環(huán)節(jié)，如濾波、限幅、隔直、解調(diào)等。在通用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ眯盘?hào)處理機(jī)中，利用數(shù)字方法處理信號(hào)。數(shù)字信號(hào)處理具有穩(wěn)定、靈活、快速、高效、應(yīng)用范圍廣、設(shè)備體積小重量輕等優(yōu)點(diǎn)。78數(shù)字信號(hào)處理的基本步驟數(shù)字信號(hào)處理步驟簡(jiǎn)圖79

數(shù)字信號(hào)處理的基本步驟如上圖，它包括4個(gè)環(huán)節(jié)：1.信號(hào)調(diào)整

信號(hào)調(diào)整的目的是把信號(hào)調(diào)整成為便于數(shù)字處理的形式。它包括:(1)電壓幅值調(diào)理,使信號(hào)幅值與A／D轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)范圍相適應(yīng)；

(2)必要的濾波,以提高信噪比,并衰減信號(hào)中不感興趣的高頻成分，減小頻混的影響；(3)隔離信號(hào)中不應(yīng)有的直流分量；(4)如果原信號(hào)為調(diào)制信號(hào)，則應(yīng)解調(diào)。80模數(shù)（A/D)轉(zhuǎn)換

A／D轉(zhuǎn)換是將預(yù)處理以后的模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，存入到指定的地方。數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的性能指標(biāo)與信號(hào)采集裝置有密切關(guān)系。數(shù)字信號(hào)分析計(jì)算

對(duì)采集到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析和計(jì)算，可用數(shù)字運(yùn)算器件組成的信號(hào)處理器完成，也可用通用的電子計(jì)算機(jī)，配上一定的程序軟件或采用軟，硬件相結(jié)合的方法完成。

工程測(cè)試中信號(hào)的分析計(jì)算，主要是做時(shí)域中的概率統(tǒng)計(jì)、相關(guān)分析，建模和識(shí)別；頻域中的頻譜分析、功率譜分析、頻率響應(yīng)函數(shù)分析等。輸出結(jié)果

81現(xiàn)場(chǎng)采集的振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域，頻域參數(shù)82現(xiàn)場(chǎng)采集的時(shí)域振動(dòng)信號(hào)83時(shí)域參數(shù)的定義瞬時(shí)值(Instantvalue)

振動(dòng)的任一瞬時(shí)的數(shù)值。峰值

(Peakvalue)

振動(dòng)離平衡位置的最大偏離。平均絕對(duì)值(Averageabsolutevalue)均值(Meanvalue)

又稱平均值或直流分量。有效值

(Rootmeansquarevalue)

xpx=x(t)84正峰值負(fù)峰值平均絕對(duì)值有效值平均值峰峰值各幅值參數(shù)是常數(shù)，彼此間有確定關(guān)系峰值

xp=A;峰峰值

xp-p=2A平均絕對(duì)值

xav=0.637A有效值

xrms=0.707A平均值簡(jiǎn)諧振動(dòng)的時(shí)域參數(shù)85復(fù)雜振動(dòng)的幅值參數(shù)各幅值參數(shù)隨時(shí)間變化，彼此間無(wú)確定關(guān)系正峰值負(fù)峰值峰峰值xrms86常用的幅值參數(shù)及其單位

位移

峰峰值。單位為微米（m）

速度

有效值。單位為毫米/秒（mm/s）

加速度

峰值。單位為米/秒平方（m/s2）87振動(dòng)信號(hào)的頻率分析把振動(dòng)信號(hào)中所包含的各種頻率成分分別分解出來(lái)的方法。頻率分析的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是傅里葉變換和快速傅里葉算法（FFT）。頻率分析可用頻率分析儀來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可在計(jì)算機(jī)上用軟件來(lái)完成。頻率分析的結(jié)果得到各種頻譜圖，這是故障診斷的有力工具。工程中所遇到的周期信號(hào)一般均可以分解為一系列頻率離散的互不相關(guān)的正弦周期信號(hào)之和。8889各種振動(dòng)波形的頻譜名稱波形頻譜名稱波形頻譜90頻譜分析中的常用概念工頻、基頻、轉(zhuǎn)頻、1X（1倍頻）諧波、次諧波、倍頻

諧波倍頻是指某一頻率的整倍數(shù)頻率分量，如2X，3X，4X，5X……nX。

次諧波是指某一頻率的分?jǐn)?shù)倍頻率分量，如1/2X，1/3X，1/4X，3/2X……

91信號(hào)數(shù)字化出現(xiàn)的問(wèn)題計(jì)算模擬信號(hào)頻譜的過(guò)程計(jì)算過(guò)程主要包括三個(gè)步驟：采樣截?cái)郉FT（離散傅里葉）變換傅立葉變換及其逆變換都不適合用數(shù)字計(jì)算機(jī)計(jì)算。要進(jìn)行數(shù)字計(jì)算和處理，必須將連續(xù)信號(hào)離散化，無(wú)限數(shù)據(jù)有限化。這種對(duì)有限個(gè)離散數(shù)據(jù)的傅立葉變換，稱為有限離散傅立葉變換92振動(dòng)測(cè)試技術(shù)的基本內(nèi)容93振動(dòng)測(cè)量框圖94一、傳感器概述1、傳感器的基本概念人的五官：眼睛耳朵鼻子舌頭皮膚視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)、觸覺(jué)定義：被測(cè)量：物理量、化學(xué)量、生物量……規(guī)律：確定規(guī)律，可以重復(fù)（線性、非線性、周期）可用信號(hào)：便于處理和傳輸?shù)姆窃肼曅盘?hào)（電信號(hào)、光信號(hào)……）R例：熱敏電阻---溫度變化----電阻變化傳感器：傳--傳遞信息；感--感受被測(cè)量；器--器件傳感器是一種把特定的被測(cè)信息量按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成為可用信號(hào)輸出的器件或裝置。感覺(jué)：功能傳感器95一、傳感器概述2、傳感器的構(gòu)成型式轉(zhuǎn)換電路：例：電橋、放大器、振蕩器、阻抗變換器、脈沖調(diào)寬電路等。被測(cè)量被測(cè)量敏感元件轉(zhuǎn)換電路敏感元件：感受被測(cè)量變化，并輸出相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)例：電阻應(yīng)變片（應(yīng)變---電阻）把轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號(hào)變換成為便于記錄、顯示、處理和控制的可用信號(hào)的電路，又稱“信號(hào)調(diào)理電路”或“測(cè)量電路”又稱“轉(zhuǎn)換元件”或“變換元件”傳感器96磁電速度傳感器接收形式：慣性式變換形式：磁電效應(yīng)典型頻率范圍：10Hz~1000Hz典型線性范圍：0~2mm典型靈敏度：20mV/mm/s測(cè)量非轉(zhuǎn)動(dòng)部件的絕對(duì)振動(dòng)的速度。不適于測(cè)量瞬態(tài)振動(dòng)和很快的變速過(guò)程。輸出阻抗低，抗干擾力強(qiáng)。傳感器質(zhì)量較大，對(duì)小型對(duì)象有影響。在傳感器固有頻率附近有較大的相移。97典型的磁電速度傳感器及其特性98壓電加速度傳感器接收形式：慣性式變換形式：壓電效應(yīng)典型頻率范圍：0.2Hz~10kHz線性范圍和靈敏度隨各種不同型號(hào)可在很大范圍內(nèi)變化。測(cè)量非轉(zhuǎn)動(dòng)部件的絕對(duì)振動(dòng)的加速度。適應(yīng)高頻振動(dòng)和瞬態(tài)振動(dòng)的測(cè)量。傳感器質(zhì)量小，可測(cè)很高振級(jí)?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量要注意電磁場(chǎng)、聲場(chǎng)和接地回路的干擾。99壓電加速度傳感器的典型結(jié)構(gòu)晶體片晶體片質(zhì)量塊預(yù)緊環(huán)出線口底座出線口三角剪切型中心壓縮型預(yù)壓簧片三角柱100壓電加速度傳感器的典型特性預(yù)緊環(huán)底座質(zhì)量塊出線口晶體片101渦流位移傳感器不接觸測(cè)量，特別適合測(cè)量轉(zhuǎn)軸和其他小型對(duì)象的相對(duì)位移。有零頻率響應(yīng)，可測(cè)靜態(tài)位移和軸承油膜厚度。靈敏度與被測(cè)對(duì)象的電導(dǎo)率和導(dǎo)磁率有關(guān)。相移很小。接收形式：相對(duì)式變換形式：電渦流典型頻率范圍：0~20kHz典型線性范圍：0~2mm典型靈敏度：8.0V/mm(對(duì)象為鋼)102渦流位移傳感器及前置器103渦流傳感器的工作原理輸出電壓u

正比于間隙d且于測(cè)量對(duì)象的材質(zhì)有關(guān)104分析傳感器信號(hào)放大電路

在許多檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)合，傳感器輸出的信號(hào)比較弱，而且其中還包括了工頻、靜電和電磁耦合等共模干擾，對(duì)這種信號(hào)的放大就需要放大電路具有很好的共模抑制比以及高增益、低噪聲和高輸入阻抗，習(xí)慣上將具有這樣特點(diǎn)的放大器稱為測(cè)量放大器或儀用放大器。105分析信號(hào)濾波電路濾波通過(guò)傳感器獲得的信號(hào)中，混淆有許多其他頻率的干擾。由于干擾的存在，有時(shí)得到不正確的測(cè)量值，有時(shí)有用的信號(hào)被淹沒(méi)在干擾噪聲中。為了突出有用信號(hào)，抑制噪聲干擾，我們就要對(duì)傳感器獲得的信號(hào)進(jìn)行濾波。

濾波的實(shí)質(zhì)：信號(hào)的頻率選擇。濾波器：完成濾波功能的裝置。當(dāng)信號(hào)通過(guò)濾波器時(shí)，信號(hào)中某些頻率成分得以通過(guò)，其他頻率成分的信號(hào)受到衰減或抑制。106按功能分：信號(hào)濾波電路濾波器的類型低通濾波器;高通濾波器;帶通濾波器;帶阻濾波器.107低通濾波器

低頻通過(guò)，高頻衰減

從0～f2頻率之間，幅頻特性平直，它可以使信號(hào)中低于f2的頻率成分幾乎不受衰減地通過(guò)，而高于f2的頻率成分受到極大地衰減。信號(hào)濾波電路低通濾波器1082)高通濾波器

低頻衰減，高頻通過(guò)與低通濾波相反，從頻率f1～∞，其幅頻特性平直。它使信號(hào)中高于f1的頻率成分幾乎不受衰減地通過(guò)，而低于f1的頻率成分將受到極大地衰減。

信號(hào)濾波電路高通濾波器1093)帶通濾波器

通帶內(nèi)通過(guò)，通帶外衰減它的通頻帶在f1～f2之間。它使信號(hào)中高于f1而低于f2的頻率成分可以不受衰減地通過(guò)，而其它成分受到衰減。信號(hào)濾波電路帶通濾波器1104)帶阻濾波器

通帶內(nèi)衰減，通帶外通過(guò)與帶通濾波相反，阻帶在頻率f1～f2之間。它使信號(hào)中高于f1而低于f2的頻率成分受到衰減，其余頻率成分的信號(hào)幾乎不受衰減地通過(guò)。信號(hào)濾波電路帶阻濾波器111實(shí)際濾波器實(shí)際濾波器的幅頻特性圖中，通帶和阻帶之間應(yīng)沒(méi)有嚴(yán)格的界限。在通帶和阻帶之間存在一個(gè)過(guò)渡帶。在過(guò)渡帶內(nèi)的頻率成分不會(huì)被完全抑制，只會(huì)受到不同程度的衰減。當(dāng)然，希望過(guò)渡帶越窄越好，也就是希望對(duì)通帶外的頻率成分衰減得越快、越多越好。信號(hào)濾波電路112檢波和輸出

檢波器有峰值，有效值，峰峰值，頻率檢波器等。輸出有繼電器輸出，標(biāo)準(zhǔn)電流，電壓信號(hào)輸出，現(xiàn)場(chǎng)總線輸出等。113設(shè)備故障診斷技術(shù)的內(nèi)容被測(cè)設(shè)備設(shè)備特征信息獲取檢測(cè)信號(hào)設(shè)備允許參數(shù)故障確定趨勢(shì)分析診斷決策信號(hào)采集信號(hào)處理狀態(tài)識(shí)別對(duì)比114風(fēng)機(jī)保護(hù)和診斷115風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)信號(hào)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)備異常和故障信息的載體，選擇最佳監(jiān)測(cè)點(diǎn)并采用合適的檢測(cè)方法是獲得有效故障信息的重要條件，能真實(shí)而充分地檢測(cè)到足夠數(shù)量、客觀地反映設(shè)備狀況的振動(dòng)信號(hào)是測(cè)試能否成功的關(guān)鍵。如果所檢測(cè)到的信號(hào)不真實(shí)、不典型或者不能客觀充分地暴露設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)，那么后續(xù)的各種功能再完善也等于零。因此，測(cè)試點(diǎn)選擇的正確與否，關(guān)系到能否對(duì)故障做出正確的監(jiān)測(cè)。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)測(cè)試點(diǎn)的選取116

在測(cè)軸承的振動(dòng)時(shí)，測(cè)量點(diǎn)應(yīng)盡量靠近軸承的承載區(qū)；與被監(jiān)測(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件最好只有一個(gè)界面，盡可能避免多層相隔以減少振動(dòng)信號(hào)在傳遞過(guò)程中因中間環(huán)節(jié)造成的能量衰減；測(cè)量點(diǎn)必須要有足夠的剛度。從信號(hào)頻段的角度來(lái)考慮，對(duì)于低頻振動(dòng)，應(yīng)該在水平和垂直兩個(gè)方向同時(shí)進(jìn)行測(cè)量，必要時(shí)，還應(yīng)在軸向進(jìn)行測(cè)量；而對(duì)于高頻振動(dòng)，一般只需在一個(gè)方向進(jìn)行測(cè)量。這是因?yàn)榈皖l信號(hào)的方向性較強(qiáng)，而高頻信號(hào)對(duì)方向不敏感的緣故。

117此外，在選擇測(cè)量點(diǎn)時(shí)，還應(yīng)考慮環(huán)境因素的影響，盡可能地避免選擇高溫、高濕、風(fēng)口和溫度變化劇烈的地方作為測(cè)量點(diǎn)，以保證測(cè)量結(jié)果的有效性。測(cè)量點(diǎn)一經(jīng)選定，就必須進(jìn)行標(biāo)記，如打上樣沖眼或加工出固定傳感器的螺孔，以保證在同一點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。有研究結(jié)果表明，在測(cè)高頻振動(dòng)時(shí)，由于測(cè)量點(diǎn)的微小偏移(幾毫米)，就會(huì)造成測(cè)量值相差幾倍。

118（1）測(cè)量范圍測(cè)量范圍又稱量程，是指靈敏度隨振幅值的變化量不超出給定誤差限的輸入機(jī)械量的幅值范圍，它是保證傳感器有用的首要指標(biāo)。因?yàn)槌砍虦y(cè)量不僅意味著測(cè)量結(jié)果的不可靠，而且還會(huì)造成傳感器的永久損壞。振動(dòng)傳感器的選用原則119（2）頻響范圍振動(dòng)參量最顯著特征就是其頻率構(gòu)成特性，即一個(gè)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)是由許多不同頻率的信號(hào)疊加而成。從理論上講，其頻率分布可以從0Hz到無(wú)窮大，因此要求用于振動(dòng)測(cè)量的傳感器頻響特性要好，也就是要求其幅頻特性的水平范圍盡可能的寬，相頻特性為線性。同時(shí)還要求其頻率下限盡可能低，以檢測(cè)緩慢的機(jī)械振動(dòng)信號(hào)；其頻率上限盡可能高，以檢測(cè)高頻沖擊信號(hào)。

120因此在選用振動(dòng)傳感器前，應(yīng)該對(duì)被測(cè)振動(dòng)信號(hào)的頻率構(gòu)成情況有個(gè)初步的估計(jì)，并結(jié)合振動(dòng)測(cè)試的目的，確定出優(yōu)先要求的指標(biāo)是低下限頻率，還是高上限頻率。所選傳感器的工作頻響范圍應(yīng)覆蓋整個(gè)需要測(cè)試的信號(hào)頻段并略有超出，但也不要選用頻響范圍過(guò)寬的傳感器，因?yàn)檫@樣不僅會(huì)增加傳感器費(fèi)用，同時(shí)無(wú)用頻率信號(hào)的引入還會(huì)增加后續(xù)信號(hào)分析處理工作的難度。121（3）靈敏度一般而一言，總是希望傳感器的靈敏度盡可能高，以便檢測(cè)微小信號(hào)，但還要考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：一是外界噪音的混入也會(huì)因傳感器靈敏度提高而變得容易，這就要求傳感器的信噪比(S/N)要高，以便在充分放大被測(cè)信號(hào)的同時(shí)，能有效地抑制噪音信號(hào)；再者，在確定傳感器的靈敏度時(shí)，還要與其測(cè)量范圍結(jié)合起來(lái)考慮，應(yīng)使傳感器工作在線性區(qū)；此外，對(duì)于二維、三維等多維向量的測(cè)量，要求傳感器的向與向之間的交叉靈敏度愈小愈好。122（4）精度傳感器精度是影響測(cè)試結(jié)果真實(shí)性的主要指標(biāo)，但也并不是要求精度愈高愈好，這主要是因?yàn)閭鞲衅鞯木扰c其價(jià)格對(duì)應(yīng)，精度提高一級(jí)，傳感器價(jià)格也成倍增長(zhǎng)。（5）穩(wěn)定性傳感器的穩(wěn)定性有兩方面含義：時(shí)間穩(wěn)定性和環(huán)境穩(wěn)定性。其中環(huán)境(溫度、濕度、灰塵、電磁場(chǎng)等因素)穩(wěn)定性是任何傳感器都要考慮的因素，要保證傳感器工作在其允許的環(huán)境條件下，以避免降低傳感器性能。至于時(shí)間穩(wěn)定性，則是用于長(zhǎng)期工況監(jiān)測(cè)的傳感器所要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。

123塔架和葉片保護(hù)124塔架故障

塔架是整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的支撐，因此風(fēng)電機(jī)葉片在工作過(guò)程中受到的風(fēng)能和風(fēng)電機(jī)機(jī)艙的重力都作用在塔架上。為了得到較大的風(fēng)力，塔架的高度一般都很高，因此容易受到風(fēng)的作用而產(chǎn)生激振，最終引起自身的疲勞失效。125葉片故障

葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的受風(fēng)部件，它在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中受到交變載荷的作用，容易發(fā)生故障，較常出現(xiàn)的故障有葉片斷裂和疲勞失效。葉片斷裂是由于自身的振動(dòng)引起的，葉片在風(fēng)力和自身的重力的作用下，產(chǎn)生不規(guī)則的振動(dòng)，又由于大型風(fēng)力機(jī)的葉片較長(zhǎng)，因此剛性較差，在這些因素的影響下，葉片最終發(fā)生斷裂。葉片疲勞失效是由于葉片在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中受到交變載荷作用，或者是葉片由于安裝不當(dāng)造成不平衡，最終導(dǎo)致工作條件惡化，引起疲勞失效。

126除了這些應(yīng)力影響因素以外，環(huán)境因素也能引起葉片的故障，大型的風(fēng)電機(jī)都在露天工作，而且塔架較高，因此葉片處的溫度較低，空氣中的水珠容易在低溫的葉片表面凝結(jié)，最終有可能導(dǎo)致結(jié)冰。這些冰粒加重了風(fēng)電機(jī)葉片的重力，引起葉片受力不均，導(dǎo)致葉片整體重心偏移，最終引起主軸的受力不平衡。較常出現(xiàn)的故障有葉片斷裂和疲勞失效。127塔架，葉片的監(jiān)測(cè)保護(hù)方法

全方位

一是從塔筒自身安全角度出發(fā)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中要使塔筒自身固有頻率不能接近風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在額定風(fēng)速下的所產(chǎn)生的振動(dòng)頻率。當(dāng)兩者接近時(shí)，很容易產(chǎn)生共振而是塔筒的振動(dòng)幅值加大。避免的有效方法就是通過(guò)改善結(jié)構(gòu)，減少或適量增大風(fēng)力發(fā)電機(jī)的總體重量，避免共振想象的發(fā)生，從而減少不必要的事故。

128二是當(dāng)在監(jiān)測(cè)過(guò)程，若風(fēng)速使塔筒產(chǎn)生與其固有頻率相等的振動(dòng)時(shí)，我們可以通過(guò)控制系統(tǒng)，控制變槳機(jī)構(gòu)和偏航機(jī)構(gòu)使風(fēng)力發(fā)電機(jī)減少葉輪的承受風(fēng)載的面積，而減少受力使塔筒振動(dòng)頻率發(fā)生變化，使頻率不至于與固有頻率相近，減少共振現(xiàn)象產(chǎn)生的機(jī)率。129塔架，葉片的疲勞監(jiān)測(cè)方法塔架和葉片疲勞后會(huì)產(chǎn)生固有頻率的變化，可以通過(guò)監(jiān)測(cè)其固有頻率來(lái)監(jiān)測(cè)塔架和葉片的疲勞損壞。130發(fā)電機(jī)故障診斷131

發(fā)電機(jī)與齒輪箱的高速軸相連，轉(zhuǎn)速較高，工作中產(chǎn)生的熱量較多，如果持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的話，容易造成發(fā)電機(jī)損壞。熱量較多也可能造成發(fā)電機(jī)內(nèi)的壓力升高，導(dǎo)致潤(rùn)滑油循環(huán)系統(tǒng)工作不暢。同時(shí)發(fā)電機(jī)也存在電路系統(tǒng)故障。

電機(jī)軸承處的振動(dòng)信息可以判定電機(jī)的定子或轉(zhuǎn)子偏心、定子或轉(zhuǎn)子的鐵芯短路及松動(dòng)、轉(zhuǎn)子條或端環(huán)缺陷、轉(zhuǎn)子熱彎曲、電源接頭松動(dòng)或斷開(kāi)等故障。132（1）定子。電機(jī)定子故障包括定于偏心、定子鐵芯短路或松動(dòng)。這些故障均產(chǎn)生2?L（?L為電源頻率）下的大振動(dòng)，若切斷電機(jī)電源，2?L頻率下的振動(dòng)立即消失。（2）轉(zhuǎn)子偏心。偏心的轉(zhuǎn)子可在轉(zhuǎn)子與定子間產(chǎn)生可變氣隙，從而引起脈沖振動(dòng)（通常振動(dòng)在聽(tīng)與轉(zhuǎn)速的諧波頻率之間人常需用細(xì)化譜分離出所與轉(zhuǎn)速的諧波頻率。偏心的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生2?L及其兩側(cè)的?P（極通過(guò)頻率邊帶）。極通過(guò)頻率本身也出現(xiàn)在低頻處。?P常見(jiàn)值的范圍在20-120r/min（0.3-2Hz）內(nèi)，軟地腳或不對(duì)中故障造成的殼體變形常會(huì)引起氣隙變化。

133（3）轉(zhuǎn)子。

斷裂的轉(zhuǎn)子條或短路環(huán)，轉(zhuǎn)子條與短路環(huán)間接觸不良，或者短路的轉(zhuǎn)子鐵芯均產(chǎn)生1X轉(zhuǎn)速頻率的大振動(dòng)及其兩側(cè)極通過(guò)頻率邊帶。此外，還可產(chǎn)生二、三、四、五倍轉(zhuǎn)速諧波頻率兩側(cè)的極通過(guò)頻率邊帶。轉(zhuǎn)子條通過(guò)頻率（即RBPF，等于轉(zhuǎn)子條數(shù)×轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)頻率）及其諧波頻率兩側(cè)的2?L邊帶說(shuō)明轉(zhuǎn)子條存在松動(dòng)或脫開(kāi)情況。轉(zhuǎn)子條松動(dòng)和端環(huán)間的電弧常顯示出很高幅值的2RBPF且伴隨2?L邊帶，但是1RBPF頻率的振動(dòng)幅值不增大。134（4）電氣相位故障診斷。由于松動(dòng)或斷裂接頭的相位問(wèn)題可產(chǎn)生2?L頻率下的較大振動(dòng)，且兩側(cè)伴有1／3?L的邊帶。2?L處的振動(dòng)幅值隨時(shí)間延續(xù)將變得更大。偶爾接觸的故障接頭問(wèn)題尤為嚴(yán)重，必須及時(shí)處理。135（5）轉(zhuǎn)子熱彎曲故障診斷。電機(jī)轉(zhuǎn)子的熱彎曲主要由電機(jī)斷裂轉(zhuǎn)子條、短路的鐵芯等故障引起，它們?cè)诰植慨a(chǎn)生大量的熱，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子彎曲變形，嚴(yán)重者可使轉(zhuǎn)子與定子碰摩。轉(zhuǎn)子彎曲將會(huì)產(chǎn)生很大的電磁力和不平衡力，生成更多的熱量，使轉(zhuǎn)子彎曲更為嚴(yán)重。轉(zhuǎn)子熱彎曲時(shí)，1X轉(zhuǎn)速頻率的振動(dòng)幅值隨時(shí)間延長(zhǎng)而增大，振幅值受定子電流的影響，振動(dòng)特征類似于轉(zhuǎn)子不平衡。熱彎曲故障明顯時(shí)，同一轉(zhuǎn)子的兩側(cè)軸承軸向1X相位差以及同側(cè)軸承軸向的上與下、左與右的相位差均為180°。136不平衡，不對(duì)中，松動(dòng)的診斷137不平衡的診斷及對(duì)策轉(zhuǎn)子不平衡、不對(duì)中往往是引起機(jī)器振動(dòng)的主要因素，因此，振動(dòng)分析方法是首先采用的分析手段。轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡及其引起的故障設(shè)圓盤的質(zhì)量為，偏心距為，則旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力為，這個(gè)方向旋轉(zhuǎn)的徑向力就是引起振動(dòng)的原因。造成不平衡的因素很多，例如：①制造時(shí)幾何尺寸不同心、材料質(zhì)量不均勻；②安裝時(shí)斜鍵或軸頸不同心；③軸由于擺放不當(dāng)或受熱不均而變形；④物料填充不均勻而引起偏心（如離心分離機(jī)等）；

⑤工作介質(zhì)含有雜質(zhì)或腐蝕、沖蝕引起偏心；138材質(zhì)不均，加工誤差斜鍵造成轉(zhuǎn)子偏心外圓中心內(nèi)孔中心縮孔夾雜轉(zhuǎn)子中心線軸中心線139

⑥工作介質(zhì)附著而引起偏心；⑦零件與軸配合松動(dòng)，在高轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)子內(nèi)孔擴(kuò)大造成偏心；

⑧動(dòng)平衡方法不對(duì)：如在低速平衡機(jī)上作高速運(yùn)轉(zhuǎn)工況下的動(dòng)平衡檢驗(yàn)（如組件很多的碟式分離機(jī)在高速下間隙變大）等；⑨轉(zhuǎn)子部件脫落等等。140轉(zhuǎn)子不平衡故障的診斷波形為簡(jiǎn)諧波，少毛刺。軸心軌跡為圓或橢圓。1X頻率為主。軸向振動(dòng)不大。振幅隨轉(zhuǎn)速升高而增大。過(guò)臨界轉(zhuǎn)速有共振峰。1X頻率水平1X頻率水平1X頻率鉛垂1X頻率鉛垂軸向很小軸向很小141動(dòng)不平衡的波形特征：類似正弦波動(dòng)不平衡的頻譜特征：轉(zhuǎn)頻能量占主要成分不平衡的特征142

對(duì)于一臺(tái)原先運(yùn)行平穩(wěn)的機(jī)組，隨時(shí)間增加（因?yàn)橛行┝慵蓜?dòng)等原因）振幅逐漸增大，經(jīng)頻譜分析，若基頻過(guò)大就很可能有較大的不平衡。對(duì)于一臺(tái)新開(kāi)機(jī)組，要診斷過(guò)大的振動(dòng)是否由不平衡所至，還需注意以下幾點(diǎn)：①測(cè)量或計(jì)算轉(zhuǎn)子的固有頻率，看轉(zhuǎn)子是否在共振區(qū)工作。②工頻分量過(guò)大時(shí)，看是否屬于基礎(chǔ)共振？可用相位判定：不平衡振動(dòng)在順旋轉(zhuǎn)方向上各點(diǎn)的振幅有相位差?；A(chǔ)共振機(jī)組上各點(diǎn)都以同一頻率和相位進(jìn)行振動(dòng)。143不平衡故障的危害1，加大了設(shè)備振動(dòng)水平；2，加大了設(shè)備軸承的負(fù)載；3，加速了設(shè)備軸承的磨損、失效；不平衡的校正1，動(dòng)平衡機(jī)；2，現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡；144轉(zhuǎn)子不對(duì)中的故障特征極其診斷旋轉(zhuǎn)機(jī)器一般為多轉(zhuǎn)子－軸承系統(tǒng)，聯(lián)軸節(jié)、支撐軸承、安裝等多種因素均可能造成不對(duì)中（約占整個(gè)機(jī)械故障起因的50%）。轉(zhuǎn)子對(duì)中包括兩個(gè)含義：⑴轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子之間的聯(lián)接對(duì)中，聯(lián)軸節(jié)對(duì)中程度；⑵轉(zhuǎn)子軸頸在軸承中的安裝對(duì)中；轉(zhuǎn)子不對(duì)中多種誘因：⑴安裝；⑵支撐軸架的不均勻膨脹（即冷態(tài)對(duì)中不等于熱態(tài)對(duì)中）；145

⑶轉(zhuǎn)子自重或負(fù)載作用使其彎曲；⑷地基不均勻下沉或基礎(chǔ)變形；

轉(zhuǎn)子不對(duì)中類型及其故障特征轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子不對(duì)中有兩種情形：平行不對(duì)中、角度不對(duì)中，如圖所示。

轉(zhuǎn)子的兩類不對(duì)中146

其主要故障特征為：⑴最大振動(dòng)可能出現(xiàn)在緊靠聯(lián)軸節(jié)兩側(cè)軸承上。⑵不對(duì)中所引起的振動(dòng)幅值與轉(zhuǎn)子的負(fù)荷有關(guān)：隨負(fù)荷增大而增大。⑶平行不對(duì)中主要引起徑向振動(dòng)；角度不對(duì)中主要引起軸向振動(dòng)；對(duì)于剛性聯(lián)軸節(jié)，軸向振幅大于徑向振幅。147轉(zhuǎn)子不對(duì)中故障的診斷

出現(xiàn)2X頻率成分。軸心軌跡成香蕉形或8字形。振動(dòng)有方向性。軸向振動(dòng)一般較大。本例中，出現(xiàn)葉片通過(guò)頻率。發(fā)電機(jī)齒輪箱1X頻率2X頻率148不對(duì)中故障的特征2，頻譜特征：存在較大的2X轉(zhuǎn)頻的頻率分量1，波形特征：總體模樣類似正弦波149軸承失效密封失效連軸節(jié)磨損過(guò)熱效率降低能量損失振動(dòng)值變大軸不對(duì)中引起的故障150不對(duì)中的代價(jià)

151良好的對(duì)中將會(huì)帶來(lái):減少生產(chǎn)損失延長(zhǎng)設(shè)備的生產(chǎn)時(shí)間減少軸承和密封失效減少設(shè)備的振動(dòng)減少聯(lián)軸節(jié)的磨損降低維修成本152轉(zhuǎn)子系統(tǒng)松動(dòng)故障的診斷波形出現(xiàn)許多毛刺。譜圖中噪聲水平高。出現(xiàn)精確2X，3X…等成分，最高可達(dá)16X。松動(dòng)結(jié)合面兩邊，振幅有明顯差別。轉(zhuǎn)速的精確倍頻成分最高可出現(xiàn)16X成分噪聲水平高發(fā)電機(jī)齒輪箱153松動(dòng)故障引起的間入諧量未松動(dòng)時(shí)的頻譜松動(dòng)時(shí)的頻譜

出現(xiàn)0.5X，1.5X，2.5X，3.5X...等頻率成分154齒輪箱故障診斷155風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通常要求在無(wú)人值班運(yùn)行條件下工作長(zhǎng)達(dá)20年之久，因此齒輪箱的齒輪和軸承在此受到了真正的考驗(yàn)。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱是最長(zhǎng)停機(jī)時(shí)間故障部位，而齒輪箱的故障絕大多數(shù)是由于軸承的故障造成。在齒輪箱的使用中，應(yīng)根據(jù)使用地點(diǎn)的不同添加潤(rùn)滑油冷卻或加溫機(jī)構(gòu)，以確保齒輪箱的潤(rùn)滑，增加其使用壽命。

156風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的齒輪箱在距地幾十米高的高空工作，它不同于地面設(shè)備，它的運(yùn)行具有其特殊性，表現(xiàn)為：1．風(fēng)力發(fā)電機(jī)組容量不斷增大，輪轂高度增加，齒輪箱受力變得更加復(fù)雜。特殊地形對(duì)氣流的影響會(huì)使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)超過(guò)其設(shè)計(jì)極限條件的情況，加之氣流的不穩(wěn)定性，導(dǎo)致齒輪箱長(zhǎng)期在復(fù)雜的交變載荷下工作。2．風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，發(fā)電機(jī)由于慣性作用對(duì)來(lái)自齒輪箱高速端的動(dòng)力產(chǎn)生阻礙，此瞬間齒輪箱承受來(lái)自葉輪的動(dòng)力和發(fā)電機(jī)負(fù)載的阻力，這種扭轉(zhuǎn)沖擊力對(duì)齒輪箱的負(fù)面影響較大。1573．機(jī)組的正常剎車和緊急剎車也對(duì)齒輪箱產(chǎn)生疲勞沖擊，特別是在高負(fù)荷情況下的緊急停機(jī)，會(huì)對(duì)齒輪箱造成較大的沖擊。4．在北方地區(qū)，冬季氣溫很低，一些風(fēng)場(chǎng)極端最低氣溫達(dá)到-40℃以下，而風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)最低運(yùn)行氣溫在-20℃，個(gè)別低溫型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最低可達(dá)-30℃，長(zhǎng)時(shí)間在低溫下運(yùn)行，齒輪油因氣溫太低而變得粘稠，當(dāng)采用飛濺潤(rùn)滑時(shí)，箱內(nèi)某些潤(rùn)滑部位無(wú)法得到充分潤(rùn)滑。1585．齒輪箱安裝在塔頂?shù)莫M小空間內(nèi)，狹小的機(jī)艙不可能像在地面那樣具有牢固的機(jī)座基礎(chǔ)，整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力匹配和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的因素總是集中反映在齒輪箱這一薄弱環(huán)節(jié)上。通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱的運(yùn)行特殊性可知，齒輪箱故障是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的一個(gè)主要故障，在狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷的時(shí)候就要特別注意保證齒輪箱安全可靠的運(yùn)行。159齒輪箱的常見(jiàn)故障有齒輪損傷、軸承損壞、斷軸和滲漏油、油溫高等。

一、齒輪損傷

齒輪損傷的影響因素很多，包括選材、設(shè)計(jì)計(jì)算、加工、熱處理、安裝調(diào)試、潤(rùn)滑和使用維護(hù)等。常見(jiàn)的齒輪損傷有齒面損傷和輪齒折斷兩類。

（一）輪齒折斷（斷齒）

斷齒常由細(xì)微裂紋逐步擴(kuò)展而成。根據(jù)裂紋擴(kuò)展的情況和斷齒原因，斷齒可分為過(guò)載折斷（包括沖擊折斷）、疲勞折斷以及隨機(jī)斷裂等。過(guò)載折斷總是由于作用在輪齒上的應(yīng)力超過(guò)其極限應(yīng)力，導(dǎo)致裂紋迅速擴(kuò)展，常見(jiàn)的原因有突然沖擊超載、軸承損壞、軸彎曲或較大硬物擠入嚙合區(qū)等。斷齒斷口有呈放射狀花樣的裂紋擴(kuò)展區(qū)，有時(shí)斷口處有平整的塑性變形，斷口副?？善春稀Ｗ屑?xì)檢查可看到材質(zhì)的缺陷，齒面精度太差，輪齒根部未作精細(xì)處理等。在設(shè)計(jì)中應(yīng)采取必要的措施，充分考慮預(yù)防過(guò)載因素。160安裝時(shí)防止箱體變形，防止硬質(zhì)異物進(jìn)入箱體內(nèi)等等。疲勞折斷發(fā)生的根本原因是輪齒在過(guò)高的交變應(yīng)力重復(fù)作用下，從危險(xiǎn)截面（如齒根）的疲勞源起始的疲勞裂紋不斷擴(kuò)展，使輪齒剩余截面上的應(yīng)力超過(guò)其極限應(yīng)力，造成瞬時(shí)折斷。在疲勞折斷的發(fā)源處，是貝狀紋擴(kuò)展的出發(fā)點(diǎn)并向外輻射。產(chǎn)生的原因是設(shè)計(jì)載荷估計(jì)不足，材料選用不當(dāng)，齒輪精度過(guò)低，熱處理裂紋，磨削燒傷，齒根應(yīng)力集中等等。故在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮傳動(dòng)的動(dòng)載荷譜，優(yōu)選齒輪參數(shù)，正確選用材料和齒輪精度，充分保證加工精度消除應(yīng)力集中集中因素等等。隨機(jī)斷裂的原因通常是材料缺陷，點(diǎn)蝕、剝落或其他應(yīng)力集中造成的局部應(yīng)力過(guò)大，或較大的硬質(zhì)異物落入嚙合區(qū)引起。161（二）齒面疲勞

齒面疲勞是在過(guò)大的接觸剪應(yīng)力和應(yīng)力循環(huán)次數(shù)作用下，輪齒表面或其表層下面產(chǎn)生疲勞裂紋并進(jìn)一步擴(kuò)展而造成的齒面損傷，其表現(xiàn)形式有早期點(diǎn)蝕、破壞性點(diǎn)蝕、齒面剝落、和表面壓碎等。特別是破壞性點(diǎn)蝕，常在齒輪嚙合線部位出現(xiàn)，并且不斷擴(kuò)展，使齒面嚴(yán)重?fù)p傷，磨損加大，最終導(dǎo)致斷齒失效。正確進(jìn)行齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì)，選擇好材質(zhì)，保證熱處理質(zhì)量，選擇合適的精度配合，提高安裝精度，改善潤(rùn)滑條件等，是解決齒面疲勞的根本措施。

162（三）膠合

膠合是相嚙合齒面在嚙合處的邊界膜受到破壞，導(dǎo)致接觸齒面金屬融焊而撕落齒面上的金屬的現(xiàn)象，很可能是由于潤(rùn)滑條件不好或有干涉引起，適當(dāng)改善潤(rùn)滑條件和及時(shí)排除干涉起因,調(diào)整傳動(dòng)件的參數(shù)，清除局部載荷集中，可減輕或消除膠合現(xiàn)象。163

二、軸承損壞

軸承是齒輪箱中最為重要的零件，其失效常常會(huì)引起齒輪箱災(zāi)難性的破壞。軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，套圈與滾動(dòng)體表面之間經(jīng)受交變負(fù)荷的反復(fù)作用，由于安裝、潤(rùn)滑、維護(hù)等方面的原因，而產(chǎn)生點(diǎn)蝕、裂紋、表面剝落等缺陷，使軸承失效，從而使齒輪副和箱體產(chǎn)生損壞。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在影響軸承失效的眾多因素中，屬于安裝方面的原因占16%，屬于污染方面的原因也占16%，而屬于潤(rùn)滑和疲勞方面的原因各占34%。使用中70%以上的軸承達(dá)不到預(yù)定壽命。因而，重視軸承的設(shè)計(jì)選型，充分保證潤(rùn)滑條件，按照規(guī)范進(jìn)行安裝調(diào)試，加強(qiáng)對(duì)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的監(jiān)控是非常必要的。通常在齒輪箱上設(shè)置了軸承溫控報(bào)警點(diǎn)，對(duì)軸承異常高溫現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)控，同一箱體上不同軸承之間的溫差一般也不超過(guò)15゜C，要隨時(shí)隨地檢查潤(rùn)滑油的變化，發(fā)現(xiàn)異常立即停機(jī)處理。

164三、斷軸

斷軸也是齒輪箱常見(jiàn)的重大故障之一。究其原因是軸在制造中沒(méi)有消除應(yīng)力集中因素，在過(guò)載或交變應(yīng)力的作用下，超出了材料的疲勞極限所致。因而對(duì)軸上易產(chǎn)生的應(yīng)力集中因素要給予高度重視，特別是在不同軸徑過(guò)渡區(qū)要有圓滑的圓弧連接，此處的光潔度要求較高，也不允許有切削刀具刃尖的痕跡。設(shè)計(jì)時(shí)，軸的強(qiáng)度應(yīng)足夠，軸上的鍵槽、花鍵等結(jié)構(gòu)也不能過(guò)分降低軸的強(qiáng)度。保證相關(guān)零件的剛度，防止軸的變形，也是提高軸的可靠性的相應(yīng)措施。

165四、油溫高齒輪箱油溫最高不應(yīng)超過(guò)80℃

，同一箱體上不同軸承之間的溫差一般也不超過(guò)15℃，要隨時(shí)隨地檢查潤(rùn)滑油的變化，發(fā)現(xiàn)異常立即停機(jī)處理。一般的齒輪箱都設(shè)置有冷卻器和加熱器，當(dāng)油溫底于10℃時(shí)，加熱器會(huì)自動(dòng)對(duì)油池進(jìn)行加熱；當(dāng)油溫高于65℃時(shí)，油路會(huì)自動(dòng)進(jìn)入冷卻器管路，經(jīng)冷卻降溫后再進(jìn)入潤(rùn)滑油路。如齒輪箱出現(xiàn)異常高溫現(xiàn)象，則要仔細(xì)觀察，判斷發(fā)生故障的原因。首先要檢查潤(rùn)滑油供應(yīng)是否充分，特別是在各主要潤(rùn)滑點(diǎn)處，必須要有足夠的油液潤(rùn)滑和冷卻。再次要檢查各傳動(dòng)零部件有無(wú)卡滯現(xiàn)象。還要檢查機(jī)組的振動(dòng)情況，前后連接有否松動(dòng)等等。

166齒輪故障的時(shí)域與頻域特征齒輪狀態(tài)頻域時(shí)域（低頻）正常不同軸偏心局部異常磨損齒距誤差不平衡167齒輪故障的診斷

齒輪嚙合頻率GMF等于齒數(shù)乘以齒輪轉(zhuǎn)速頻率。齒輪嚙合頻率兩邊有邊頻，間距為1X。隨著齒輪故障發(fā)展，邊頻越來(lái)越豐富，幅值增加?？捎玫诡l譜作進(jìn)一步分析。齒輪箱上輥下輥輸入軸嚙合頻率GMF上邊頻下邊頻168倒譜分析倒譜分析也稱二次譜分析，數(shù)學(xué)上倒譜為功率譜對(duì)數(shù)值的傅里葉逆變換。倒譜是檢測(cè)復(fù)雜譜圖中周期分量的有力工具，尤其在機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的故障診斷中具有特殊的優(yōu)越性。由于機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)中齒輪軸承較多，振動(dòng)信號(hào)中調(diào)制現(xiàn)象比較普遍，譜圖中譜線密集，肉眼難以識(shí)別其周期性，利用倒譜可以將原來(lái)譜圖上成族的變頻帶譜線化為單根譜線，便于系統(tǒng)特征頻率的識(shí)別。169在線測(cè)量實(shí)例380Hz齒輪嚙合頻率的二次諧波

風(fēng)能發(fā)電機(jī)B中間軸

風(fēng)能發(fā)電機(jī)A中間軸邊帶無(wú)邊帶300kW發(fā)電機(jī)170在線測(cè)量實(shí)例邊帶倒譜/清晰的諧波?

風(fēng)力發(fā)電機(jī)B中間軸齒輪故障

風(fēng)能發(fā)電機(jī)A中間軸齒輪故障無(wú)邊帶300kW發(fā)電機(jī)171軸承故障診斷172滾動(dòng)軸承的診斷方法1．滾動(dòng)軸承發(fā)生的異常現(xiàn)象由于使用條件和使用環(huán)境的不同，滾動(dòng)軸承會(huì)出現(xiàn)磨損。壓痕、裂紋、表面剝落、膠著、燒損、電蝕、銹蝕、變色等各種異?，F(xiàn)象。（1）落入異物造成的損傷這是滾動(dòng)軸承最常見(jiàn)的損傷，當(dāng)砂粒和氧化皮等異物落入軸承內(nèi)部時(shí)，會(huì)產(chǎn)生磨損和壓痕；所調(diào)壓痕，就是異物在旋轉(zhuǎn)體與滾道之間被碾軋，接觸部分發(fā)生塑性變形而出現(xiàn)的凹痕。從壓痕的邊緣開(kāi)始產(chǎn)生出微小的裂紋，發(fā)展后有時(shí)會(huì)形成表面剝落。

173（2）銹蝕造成的損傷造成銹蝕的主要原因很多，如滾道面和旋轉(zhuǎn)體面生銹則成為早期剝落的原因，凸緣和端面生銹則會(huì)加強(qiáng)磨損。（3）潤(rùn)滑不良造成的損傷當(dāng)潤(rùn)滑劑不足，或者潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑方法與使用條件不相適應(yīng)時(shí)，滾動(dòng)軸承會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)損傷。特別是當(dāng)處在高速旋轉(zhuǎn)、高溫、重載、瞬間載荷等繁重的使用條件下時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生點(diǎn)蝕(微小燒損點(diǎn)，成片）、膠著（表面受熱導(dǎo)致局部熔合在一起）、燒損等。174（4）內(nèi)外環(huán)傾斜造成的損傷各種不能調(diào)心的軸承（圓錐滾子軸承、圓柱滾子軸承、深槽球軸承等），由于軸承座和主軸的加工及裝配精度不良，以及當(dāng)軸的撓度較大時(shí)，往往在短時(shí)間內(nèi)即產(chǎn)生表面剝離，或者在滾動(dòng)軸承滾道和滾子的端面發(fā)生膠著，而在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)則會(huì)出現(xiàn)燒損。（5）保持器受載引起的損傷當(dāng)機(jī)械的振動(dòng)和所受的沖擊作用較嚴(yán)重時(shí)，如在高速下驟然增減速度和反復(fù)換向運(yùn)轉(zhuǎn)，保持器往往會(huì)受到損傷。175（6）異常推力載荷引起的損傷配置軸承時(shí)通常是一側(cè)固定，而另一側(cè)為自由。然而，承受合成載荷形式的軸承使用兩側(cè)時(shí)，如對(duì)自由側(cè)的軸向間隙考慮不周，就會(huì)產(chǎn)生異常推力載荷而引起表面剝離，成為導(dǎo)致事故的根源。（7）處理不當(dāng)造成的損傷將軸承裝配到軸上和軸承座中時(shí)，如處理得不小心，軸承將受到較大的損傷，有時(shí)甚至不能使用。在軸承的外環(huán)滾道面的滾子轉(zhuǎn)動(dòng)面產(chǎn)生溝形剝蝕，嚴(yán)重時(shí)在溝形剝蝕處的邊緣隆起，表面被刮而發(fā)生異常的刮削聲。也有發(fā)展成為表面剝離和裂紋的。176（8）裝配不良造成的損傷熱裝內(nèi)環(huán)時(shí)，如加溫過(guò)高和內(nèi)環(huán)的過(guò)盈不足，就會(huì)發(fā)生滑動(dòng)。軸承的內(nèi)環(huán)和軸之間存在滑動(dòng)（在運(yùn)行中，內(nèi)外環(huán)與軸或軸承架之間的移動(dòng)現(xiàn)象），將發(fā)展為膠著的情況。但如過(guò)盈量過(guò)大，就成為內(nèi)環(huán)裂開(kāi)的主要原因。（9）微小振動(dòng)造成的影響如果滾動(dòng)軸承受到微小振動(dòng)，在滾道面與滾動(dòng)體的接觸部分之間會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)，出現(xiàn)類似于壓痕的磨損現(xiàn)象。這種現(xiàn)象一般稱為微振磨蝕，進(jìn)一步發(fā)展時(shí)便成為摩擦磨蝕。

177（10）絕緣不良造成的損傷如在滾動(dòng)軸承的滾道面與滾動(dòng)體之間的接觸部分通過(guò)電流，會(huì)以油膜為介質(zhì)產(chǎn)生出電火花，從而使?jié)L道面與滾動(dòng)體的表面局部熔化或退火（這種現(xiàn)象稱為電蝕），嚴(yán)重者會(huì)出現(xiàn)凸凹形。178

滾動(dòng)軸承故障的時(shí)域與頻域特征假設(shè)：

1，軸承的各部件都為剛性體

2，軸承內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體之間沒(méi)有間隙

3，滾動(dòng)體在滾道內(nèi)只轉(zhuǎn)動(dòng)不滑動(dòng)179D

—

節(jié)圓直徑d—

滾珠直徑—

接觸角z—

滾珠數(shù)n

—

軸的轉(zhuǎn)速滾動(dòng)軸承故障的特征頻率

dD外環(huán)故障頻率內(nèi)環(huán)故障頻率滾珠故障頻率保持架碰外環(huán)保持架碰內(nèi)環(huán)180帶滾動(dòng)軸承的機(jī)械的頻譜特點(diǎn)

不平衡不對(duì)中松動(dòng)滾動(dòng)軸承故障頻率181包絡(luò)分析也是目前故障診斷中常采用的技術(shù)，許多故障的振動(dòng)信號(hào)表現(xiàn)為幅度調(diào)制，如軸承故障或齒輪表面剝落或損傷會(huì)產(chǎn)生周明性的沖擊振動(dòng)信號(hào)，一般其載波信號(hào)是系統(tǒng)的自由振蕩信號(hào)及各種干擾信號(hào)頻率，而調(diào)制信號(hào)即包絡(luò)線多為故障信號(hào)，其頻率較低，包絡(luò)分析就是對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)分離提取出包絡(luò)信號(hào)，分析它的特征頻唯和幅度，就能準(zhǔn)確可靠地診斷出軸承和齒輪的疲勞、缺齒、剝落等故障。包絡(luò)分析182在線測(cè)量實(shí)例

軸承并聯(lián)風(fēng)能發(fā)電機(jī)B

軸承并聯(lián)風(fēng)能發(fā)電機(jī)A300kW發(fā)電機(jī)軸承編號(hào):451,93,39Hz軸承內(nèi)圈早期故障183偏航系統(tǒng)184

偏航系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)特有的伺服系統(tǒng)，是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電控系統(tǒng)必不可少的重要組成部分。它的功能有兩個(gè)：一是要控制風(fēng)輪跟蹤變化穩(wěn)定的風(fēng)向；二是當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由于偏航作用，機(jī)艙內(nèi)引出的電纜發(fā)生纏繞時(shí)，自動(dòng)解除纏繞。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在強(qiáng)風(fēng)且風(fēng)向變化頻率極高的情況下運(yùn)行，大風(fēng)情況下偏航，葉輪在旋轉(zhuǎn)中自身產(chǎn)生回位力矩，該力矩是由于風(fēng)輪氣動(dòng)中心與塔架中心偏心造成的，這樣的回位力矩極易造成對(duì)偏航齒輪箱軸系的極大沖擊，結(jié)果導(dǎo)致斷軸故障。