考慮運(yùn)行工況和信息簡化的風(fēng)機(jī)傳動鏈狀態(tài)監(jiān)測方法研究
在人類面臨能源危機(jī)和環(huán)境污染雙重挑戰(zhàn)的今天,風(fēng)能作為一種可再生的清潔能源具有巨大的環(huán)保效益和商業(yè)潛力。隨著各國對風(fēng)能利用的重視和風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的提高,風(fēng)電在電力市場中的占有比例不斷上升,風(fēng)電機(jī)組單機(jī)
在人類面臨能源危機(jī)和環(huán)境污染雙重挑戰(zhàn)的今天,風(fēng)能作為一種可再生的清潔能源具有巨大的環(huán)保效益和商業(yè)潛力。隨著各國對風(fēng)能利用的重視和風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的提高,風(fēng)電在電力市場中的占有比例不斷上升,風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量也穩(wěn)步增加[1]。但是風(fēng)機(jī)高額的運(yùn)行維護(hù)成本影響了風(fēng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益。



論文開頭部分截圖






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風(fēng)機(jī)一般地處偏遠(yuǎn)、環(huán)境惡劣,并且機(jī)艙位于50-80m的高空,給機(jī)組維護(hù)維修工作造成困難,增加了機(jī)組的運(yùn)行維護(hù)成本。一旦風(fēng)電機(jī)組故障停機(jī),將對電網(wǎng)安全和國民經(jīng)濟(jì)造成巨大影響。因此,無論是從降低風(fēng)機(jī)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn),還是減少運(yùn)行成本的角度考慮,都需要大力提高風(fēng)電設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷能力。特別是當(dāng)前海量風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)已經(jīng)存在,如何充分利用現(xiàn)有監(jiān)測數(shù)據(jù)就成為一個(gè)刻不容緩的研究課題。
在已投產(chǎn)的風(fēng)電機(jī)組中,其傳動鏈結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,一直是風(fēng)電機(jī)組故障的多發(fā)區(qū)。振動信號作為傳動鏈故障特征信息的載體,能夠有效地反映風(fēng)電機(jī)組傳動鏈絕大部分的故障信息。但是, 目前風(fēng)電監(jiān)測的振動數(shù)據(jù)動輒十余處, 而且每處的振動信號又可以進(jìn)行各種時(shí)域、頻域分析,運(yùn)行工況又復(fù)雜多變,造成故障決策過程頭緒繁多,很難給出有效的分析和明確的結(jié)論。為了解決這個(gè)問題,本文基于真實(shí)風(fēng)電傳動鏈數(shù)據(jù),在提取多個(gè)時(shí)域指標(biāo)的基礎(chǔ)上,引入PCA(Principle Component Analysis)降維技術(shù),考慮運(yùn)行工況, 并劃定運(yùn)行安全閾值,通過2-3個(gè)融合指標(biāo)反映設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài), 為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)傳動鏈的運(yùn)維服務(wù)決策提供切實(shí)可行的數(shù)據(jù)分析方案。
1 風(fēng)電機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)測
1.1 振動數(shù)據(jù)的時(shí)域分析
時(shí)域分析是在時(shí)域內(nèi)對信號進(jìn)行濾波、放大、統(tǒng)計(jì)特征計(jì)算等處理,通過時(shí)域分析,獲得反映機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的特征參數(shù),為機(jī)械系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷提供有效信息。振動信號的時(shí)域參數(shù)指標(biāo)可以反應(yīng)早期故障,具有確定風(fēng)電機(jī)組機(jī)械部件是否發(fā)生故障及分析故障嚴(yán)重程度的能力[1]。
但是,時(shí)域分析指標(biāo)較多,例如:波形指標(biāo)、峰值、峰值指標(biāo)、脈沖指標(biāo)、峭度系數(shù)、均方根值、熵指標(biāo)和裕度指標(biāo)等等。在風(fēng)電機(jī)組傳動鏈部件發(fā)生故障時(shí),相應(yīng)的振動能量有較大的變化,而且一般都會有沖擊振動信號產(chǎn)生。在有量綱指標(biāo)中,均方根值能直接反應(yīng)振動能量的大小,所以常用來作為重要的評價(jià)指標(biāo);在無量綱指標(biāo)中,峭度、峰值指標(biāo)和脈沖指標(biāo)也能反映振動沖擊能量的大小,因此也是常用的評價(jià)指標(biāo)。通過對這些指標(biāo)的計(jì)算與研究,能夠更好地提取和描述振動信號所蘊(yùn)含的故障信息[2]。
1.2 指標(biāo)閾值的確定
運(yùn)用統(tǒng)計(jì)指標(biāo)對風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測,必須為其正常狀態(tài)下振動信號的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)值確定一個(gè)變化范圍,當(dāng)統(tǒng)計(jì)值超出這個(gè)范圍時(shí),則判定風(fēng)機(jī)某機(jī)械部件運(yùn)行失常。對于一個(gè)連續(xù)測量,設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)相對穩(wěn)定的數(shù)據(jù),可以看作近似服從正態(tài)分布。因此,完全可以認(rèn)為振動數(shù)據(jù)的時(shí)域指標(biāo)值X服從正態(tài)分布:




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