3.1MW 風(fēng)力發(fā)電機(jī)故障診斷振動(dòng)測(cè)試分析

劉 朋,胡志寬 ,藍(lán)恭華,李 廣,周慶云

船舶振動(dòng)噪聲重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,無(wú)錫 214082

        摘  要:完成了某風(fēng)力發(fā)電機(jī)振動(dòng)特性測(cè)試。通過(guò)在試驗(yàn)臺(tái)架、風(fēng)電現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,得到了臺(tái)架和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試環(huán)境下的電機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。試驗(yàn)表明,單純的試驗(yàn)臺(tái)架振動(dòng)特征不足以反映現(xiàn)場(chǎng)的全部振動(dòng)特性。針對(duì)故障電機(jī)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行了診斷,并提出了改進(jìn)建議。對(duì)改進(jìn)前后的轉(zhuǎn)子特性進(jìn)行了試驗(yàn),測(cè)試結(jié)果表明針對(duì)故障電機(jī)的分析結(jié)論和改進(jìn)建議的合理性。

        關(guān)鍵詞: 風(fēng)力發(fā)電機(jī);轉(zhuǎn)子;故障診斷;動(dòng)力響應(yīng)

        中圖分類號(hào):O329 TM TP206+.3        文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

        風(fēng)能作為一種清潔能源,正以極快的速度發(fā)展。 由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通常處于野外, 環(huán)境條件惡劣, 容易出現(xiàn)故障, 維修起來(lái)耗費(fèi)大量的人力物力。國(guó)內(nèi)開(kāi)展了大量關(guān)于風(fēng)機(jī)的故障診斷研究[1]-[3] ,取得了豐碩的成果,  開(kāi)展了形式多樣的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和信息融合診斷技術(shù)[4]-[7] 。大部分研究基于數(shù)值計(jì)算和理論分析,提出了各種控制措施, 然而由于風(fēng)電電機(jī)系統(tǒng)的復(fù)雜性和運(yùn)行環(huán)境的多變性,需要在設(shè)計(jì)之初就考慮系統(tǒng)的振動(dòng)特性,進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)并開(kāi)展相應(yīng)的試驗(yàn)驗(yàn)證,以避免振動(dòng)異常產(chǎn)生。

1 試驗(yàn)對(duì)象

        某單位設(shè)計(jì)制造的雙饋發(fā)電機(jī)用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組如圖1所示。該發(fā)電機(jī)總重12.1噸,  由4.3噸的轉(zhuǎn)子、3.6噸的鐵芯 (含線圈) 、2.3噸的箱體和1.9噸的軸承及端蓋組成。 發(fā)電機(jī)箱體部分長(zhǎng)約2.22m , 寬 1.45m,高1.345m。鐵芯長(zhǎng)約1m , 呈圓柱體形狀, 外徑1130mm內(nèi)徑850mm。箱體上布置三條橫向加強(qiáng)筋, 鐵芯與橫向加強(qiáng)筋通過(guò)4個(gè)點(diǎn)焊接剛性固定。電機(jī)整體通過(guò)4個(gè)ESM隔振器 (進(jìn)口) 彈性安裝在基座上,電機(jī)-隔振器-基座組成的電機(jī)系統(tǒng)與增速齒輪箱所在的塔筒基座通過(guò)8個(gè)螺栓縱向連接,該基座下部懸空,以齒輪箱安裝基座面為基準(zhǔn)呈懸臂梁狀態(tài)。發(fā)電機(jī)工作方式為水冷,通過(guò)左側(cè)面的進(jìn)出水口循環(huán),水箱安裝在電機(jī)頂部的箱體上。風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速范圍為600r/min~1380r/min,正常并網(wǎng)發(fā)電轉(zhuǎn)速為 900r/min~1200r/min。

        據(jù)該公司介紹, 該發(fā)電機(jī)已安裝于新疆哈密兩個(gè)風(fēng)場(chǎng),其中第一風(fēng)場(chǎng)安裝12臺(tái)發(fā)電機(jī),該風(fēng)場(chǎng)與該公司配套變頻器為ABB變頻器;第二風(fēng)場(chǎng)安裝16臺(tái)發(fā)電機(jī), 該風(fēng)場(chǎng)與該公司配套的變頻器為超導(dǎo)變頻器。經(jīng)業(yè)主反映, 幾臺(tái)電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電時(shí)電機(jī)振動(dòng)較大,而其他大部分電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電時(shí)振動(dòng)正常。

        為摸清該型部分電機(jī)異常振動(dòng)原因,中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七。二研究所開(kāi)展了以下幾方面的測(cè)試:

        (1)  試驗(yàn)臺(tái)架振動(dòng)測(cè)試

        (2)  風(fēng)電現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)測(cè)試

        (3)  改進(jìn)前后轉(zhuǎn)子振動(dòng)測(cè)試

        本次振動(dòng)測(cè)試儀器如下: 丹麥 BK 8204 IEPE 型力錘, 丹麥 BK 4507B/4508B TEDS型智能傳感器, 丹麥BK 3660D多通道數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)和丹麥BK的模態(tài)分析軟件。

圖 1 發(fā)電機(jī)組臺(tái)架現(xiàn)場(chǎng)

2 試驗(yàn)臺(tái)架振動(dòng)測(cè)試

        據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果反饋,電機(jī)運(yùn)行時(shí)振動(dòng)過(guò)大的頻率分布范圍在10Hz~12Hz、16Hz~18Hz、52Hz 附近。為摸清電機(jī)振動(dòng)特性,在該廠試驗(yàn)臺(tái)架上,進(jìn)行了以下幾方面的測(cè)試。

2.1 初步敲擊測(cè)試

        靜止?fàn)顟B(tài)下,在電機(jī)接線端一側(cè)的平面四個(gè)角點(diǎn)上布置4個(gè)法向加速度測(cè)點(diǎn),力錘敲擊某角點(diǎn)位置,得到如圖2所示的傳遞函數(shù)結(jié)果, 頻率分辨率為0.125Hz ?？梢钥闯?在 10Hz~20Hz 范圍內(nèi), 出現(xiàn)兩個(gè)峰值約為11.38Hz、17.7Hz。上述測(cè)試狀態(tài)為電機(jī)頂部水箱不加水。

圖 2 靜止?fàn)顟B(tài)初步敲擊測(cè)試結(jié)果

2.2 靜止?fàn)顟B(tài)模態(tài)測(cè)試

        靜止?fàn)顟B(tài)下, 電機(jī)上表面布置7個(gè)法向加速度測(cè)點(diǎn), 電機(jī)下表面布置7個(gè)法向加速度測(cè)點(diǎn), 左側(cè)面布置8個(gè)法向加速度測(cè)點(diǎn), 右側(cè)面布置7個(gè)法向加速度測(cè)點(diǎn),電機(jī)軸端布置1個(gè)縱向加速度測(cè)點(diǎn), 共布置30個(gè)振動(dòng)加速度測(cè)點(diǎn), 加速度測(cè)點(diǎn)布置如圖3所示。力錘橡膠錘頭敲擊電機(jī)右側(cè)面和上表面,分析電機(jī)各表面模態(tài)和整體模態(tài)結(jié)果。

圖 3 試驗(yàn)臺(tái)架模態(tài)測(cè)點(diǎn)布置示意圖

        敲擊結(jié)果峰值頻率為 5.72Hz、8.9Hz、11.2Hz、15.6Hz、17.7Hz , 模態(tài)置信因子如圖4所示。

        11.2Hz對(duì)應(yīng)的主振型以軸為主線左右平動(dòng),15.6Hz對(duì)應(yīng)的主振型為上下表面平動(dòng),17.7Hz對(duì)應(yīng)的主振型為彎曲、扭轉(zhuǎn)的耦合振動(dòng)。圖 5給出了17.7Hz 的振型示意圖。

        圖 4 模態(tài)置信因子    圖 5  臺(tái)架17.7Hz主振型

2.3 升速測(cè)試

        根據(jù)試驗(yàn)臺(tái)架靜態(tài)敲擊模態(tài)試驗(yàn)結(jié)果,結(jié)合電機(jī)自身正常運(yùn)行轉(zhuǎn)速,進(jìn)行600r/min~1200r/min升速試驗(yàn)。在上述 11.2Hz、15.6Hz、17.7Hz頻率附近對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速 670r/min、940r/min、1070r/min 附近轉(zhuǎn)速以每 10r/min 加密測(cè)試,其余轉(zhuǎn)速以每30r/min測(cè)試。試驗(yàn)時(shí)轉(zhuǎn)速如表1所示。表中,轉(zhuǎn)速單位為r/min , 頻率單位為 Hz。

        電機(jī)11.2Hz頻率成在升速過(guò)程中,只有在670r/min附近有比較大的峰值, 隨著轉(zhuǎn)速升高,該頻率幅值下降。17.7Hz的頻率成分在所有轉(zhuǎn)速中均有體現(xiàn), 在1060r/min轉(zhuǎn)速附近達(dá)到最大峰值。

        試驗(yàn)臺(tái)架的升速試驗(yàn)過(guò)程中,所有測(cè)點(diǎn)振動(dòng)較小, 并未發(fā)生振動(dòng)較大或異?，F(xiàn)象。

        表 1    升速試驗(yàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速表

3 風(fēng)電現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)測(cè)試

        為進(jìn)一步查找該型電機(jī)振動(dòng)異常現(xiàn)象和原因, 隨后在新疆哈密某風(fēng)場(chǎng)兩個(gè)不同地方對(duì)該型電機(jī)進(jìn)行了實(shí)地振動(dòng)測(cè)試。其中每個(gè)風(fēng)場(chǎng)各選擇了兩臺(tái)異常振動(dòng)較大的電機(jī)進(jìn)行測(cè)試,下文測(cè)試結(jié)果中各選擇其中1臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

3.1 第一風(fēng)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)分析

3. 1. 1 電機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)模態(tài)測(cè)試結(jié)果分析

        靜止?fàn)顟B(tài)下, 10號(hào)電機(jī)上表面布置7個(gè)法向加速度 測(cè)點(diǎn),電機(jī)下表面布置6個(gè)法向加速度測(cè)點(diǎn), 左側(cè)面布置8個(gè)法向加速度測(cè)點(diǎn), 右側(cè)面布置7個(gè)法向加速度測(cè)點(diǎn),電機(jī)前軸承端布置1個(gè)縱向加速度測(cè)點(diǎn)和1個(gè)徑向加速度測(cè)點(diǎn), 共布置30個(gè)振動(dòng)加速度測(cè)點(diǎn), 加速度測(cè)點(diǎn)布置與試驗(yàn)臺(tái)架模態(tài)測(cè)試基本相同。風(fēng)電現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試見(jiàn)圖6。力錘橡膠錘頭敲擊電機(jī)左側(cè)面、上表面和前軸承端蓋表面,分析電機(jī)模態(tài)結(jié)果。

        10 號(hào)電機(jī)敲擊結(jié)果峰值頻率為5.72Hz、11.3Hz、15.6Hz、17.9Hz、53.8Hz。主要振型圖見(jiàn)圖7。

        11.3Hz 對(duì)應(yīng)的主振型以軸為主線左右擺動(dòng),15.6Hz 對(duì)應(yīng)的主振型為上下表面擺動(dòng),17.9Hz 對(duì)應(yīng)的主振型為彎曲、扭轉(zhuǎn)的耦合振動(dòng),53.8Hz 對(duì)應(yīng)的主振型為水平方向同步振動(dòng)(左右電機(jī)表面彎曲振動(dòng))。

圖 6    10號(hào)發(fā)電機(jī)模態(tài)測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試圖

(a) 11.3Hz

(b) 15.6Hz

(c) 17.9Hz

(d) 53.8Hz

圖 7   10號(hào)發(fā)電機(jī)靜態(tài)敲擊模態(tài)測(cè)試結(jié)果

3. 1. 2 電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)測(cè)試結(jié)果分析 

        電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)測(cè)試包括三種狀態(tài):

        (1)  電機(jī)空轉(zhuǎn)升速測(cè)試

        (2)  電機(jī)加勵(lì)磁不并網(wǎng)測(cè)試

        (3)  電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電測(cè)試

        選擇電機(jī)左側(cè)面水平向測(cè)點(diǎn)和垂向測(cè)點(diǎn)作為分析的典型代表。

        現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)測(cè)試表明: 電機(jī)空轉(zhuǎn)升速過(guò)程中,電機(jī)振動(dòng)良好。兩個(gè)方向的測(cè)點(diǎn)速度振幅隨著轉(zhuǎn)速升高變化而增大,最大振幅都不超過(guò)1mm/s。水平向測(cè)點(diǎn)主要頻率成分是1倍軸頻、17.75Hz (不隨轉(zhuǎn)速變化)、53.8Hz (不隨轉(zhuǎn)速變化)等。垂向測(cè)點(diǎn)主要頻率成分是1倍軸頻、17.75Hz (不隨轉(zhuǎn)速變化)、5 倍軸頻等。轉(zhuǎn)子加勵(lì)磁后振動(dòng)迅速增大,電機(jī)左右側(cè)面表面振感強(qiáng)烈,并網(wǎng)發(fā)電時(shí)也出現(xiàn)癥狀。

        電機(jī)加勵(lì)磁不并網(wǎng)時(shí)水平向測(cè)點(diǎn)和垂向測(cè)點(diǎn)速度譜分別見(jiàn)圖8。兩個(gè)方向的測(cè)點(diǎn)最大振幅均超過(guò)10mm/s ,且均出現(xiàn)在 50Hz, 速度譜上也有100Hz、150Hz 的分量, 只是其振幅相對(duì)50Hz可以忽略。兩方向的速度振幅是逐漸上升并穩(wěn)定的。

        電機(jī)并網(wǎng)時(shí)水平向測(cè)點(diǎn)和垂向測(cè)點(diǎn)速度譜, 呈現(xiàn)與 加勵(lì)磁不并網(wǎng)完全相同的現(xiàn)象。

(a)水平向                                  (b) 垂向

圖 8    10 號(hào)電機(jī)1050r/min加勵(lì)磁狀態(tài)下速度譜

3. 1. 3 風(fēng)場(chǎng)測(cè)試初步結(jié)論

        通過(guò)對(duì)10 號(hào)電機(jī)上述三個(gè)不同工況的振動(dòng)測(cè)試分析,可得出如下結(jié)論:

        (1)電機(jī)空轉(zhuǎn)升速測(cè)試表明: 電機(jī)-隔振器-安裝基 座組成的電機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)整體沒(méi)有共振發(fā)生;

        (2)電機(jī)加勵(lì)磁及并網(wǎng)測(cè)試表明: 電機(jī)振動(dòng)過(guò)大是由50Hz的力引起的,且50Hz 的力源幅值較大。初步分析來(lái)源于電磁力,而不是機(jī)械系統(tǒng)本身。

        為進(jìn)一步驗(yàn)證上述結(jié)論,對(duì)同一風(fēng)場(chǎng)的2號(hào)電機(jī)進(jìn)行了相同工況的振動(dòng)測(cè)試。 圖9為電機(jī)水平向測(cè)點(diǎn)空轉(zhuǎn)升速-勵(lì)磁-并網(wǎng)發(fā)電-脫網(wǎng)整個(gè)過(guò)程的速度譜, 表現(xiàn)出與10號(hào)電機(jī)完全相同的規(guī)律,驗(yàn)證了上述結(jié)論的準(zhǔn)確性。注意到轉(zhuǎn)子加勵(lì)磁-并網(wǎng)的過(guò)程中,頻譜圖中50Hz 的幅 值不是馬上達(dá)到最大值,而是一個(gè)上升的過(guò)程。

圖 9   2號(hào)電機(jī)空轉(zhuǎn)升速-勵(lì)磁-并網(wǎng)-脫網(wǎng)速度譜

        圖10 所示為電機(jī)水平向測(cè)點(diǎn)加勵(lì)磁時(shí)域數(shù)據(jù)曲線,  結(jié)合上述速度譜曲線,可以看出電機(jī)水平振動(dòng)響應(yīng)從小變大的時(shí)間花費(fèi)時(shí)間為14s多,可以假設(shè),電機(jī)轉(zhuǎn)子-定子形成的等效電路中,電容或者電感值相對(duì)較大,延緩了定子上的感應(yīng)電流變大的過(guò)程, 但定子上感應(yīng)電流變大的趨勢(shì)不變,從而導(dǎo)致50Hz的電磁力是逐步增大的,  而不是隨著轉(zhuǎn)子上加勵(lì)磁電流馬上達(dá)到最大值, 最終的 體現(xiàn)結(jié)果為速度譜上50Hz分量的幅值也是緩慢增加的。

3.2 第二風(fēng)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)分析

        通過(guò)對(duì)風(fēng)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)的分析,得到電機(jī)振動(dòng)過(guò)大是由 50Hz 引起。從振動(dòng)力學(xué)角度看,若電機(jī)轉(zhuǎn)子、定子或由轉(zhuǎn)子-定子組成的系統(tǒng)本身的固有頻率沒(méi)有50Hz附近的頻率成分,即使50Hz電磁力較大,也不會(huì)引起較大的響應(yīng)。為此在另一風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行了兩方面的驗(yàn)證:

        (1)進(jìn)一步驗(yàn)證電機(jī)在 50Hz 附近的模態(tài)振型;

        (2) 通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)子施加不同的勵(lì)磁頻率,測(cè)試不同勵(lì) 磁頻率下的電機(jī)響應(yīng)。

圖 10    2號(hào)電機(jī)水平向測(cè)點(diǎn)加勵(lì)磁時(shí)域數(shù)據(jù)曲線

3. 2. 1 電機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)模態(tài)測(cè)試結(jié)果分析

        對(duì)于電機(jī)本身而言,其設(shè)計(jì)、制造、安裝工藝一致, 模態(tài)頻率和振型基本相同。

        第一風(fēng)場(chǎng)中53.8Hz的模態(tài)振型表現(xiàn)為電機(jī)水平方向變形較大,電機(jī)加勵(lì)磁時(shí)的振動(dòng)響應(yīng)也反映了這點(diǎn)。為此在第二風(fēng)場(chǎng)主要針對(duì)電機(jī)水平向的模態(tài)振型,在電機(jī)左右側(cè)面的三條水平向加強(qiáng)筋上增加了測(cè)點(diǎn),此外增加了電機(jī)前后軸承的測(cè)點(diǎn)。

        圖11為第二風(fēng)場(chǎng)35號(hào)電機(jī)53.8Hz振型, 與第一風(fēng)場(chǎng)10號(hào)電機(jī)完全相同,表明電機(jī)本身設(shè)計(jì)、制造、安裝

工藝上一致。

圖 11  第二風(fēng)場(chǎng) 35 號(hào)電機(jī) 53.8Hz 主振型

3. 2. 2 電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)測(cè)試結(jié)果分析

        經(jīng)過(guò)變頻器廠家的調(diào)試,11號(hào)電機(jī)上施加了 60Hz 的勵(lì)磁電流,振動(dòng)正常(11號(hào)也是施加50Hz勵(lì)磁時(shí)振動(dòng)較大)。

        在35號(hào)電機(jī)上繼續(xù)調(diào)試,只能得到32.5Hz的勵(lì)磁電流,現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果表明,32.5Hz的勵(lì)磁電流產(chǎn)生的振動(dòng)相對(duì)50Hz 的勵(lì)磁電流產(chǎn)生的振動(dòng)可以忽略。圖12即為施加32.5Hz左右的勵(lì)磁電流(200A增加到270A) 時(shí)電機(jī)水平向測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)響應(yīng)?？梢钥闯鏊俣阮l譜幅值極小, 最大不超過(guò)0.1 mm/s , 遠(yuǎn)小于50Hz 勵(lì)磁時(shí)的15 mm/s的速度振幅。

        為了對(duì)比正常電機(jī)和振動(dòng)較大電機(jī)的差異,對(duì)第二風(fēng)場(chǎng)26號(hào)電機(jī)進(jìn)行了正常并網(wǎng)發(fā)電時(shí)的振動(dòng)測(cè)試。該風(fēng)機(jī)已正常運(yùn)行400小時(shí)。圖13為該工況下電機(jī)水平向測(cè)點(diǎn)振動(dòng)速度譜。可以看出, 最大振幅約為1 mm/s,主要為電機(jī)軸頻17.75Hz,其他主要幅值非常小約為 0.04 mm/s,可以忽略。

圖 12  第二風(fēng)場(chǎng)35號(hào)電機(jī)施加32.5Hz左右的勵(lì)磁電機(jī)水平向振動(dòng)

圖 13 第二風(fēng)場(chǎng)26號(hào)電機(jī)正常發(fā)電電機(jī)水平向振動(dòng)

3. 3 風(fēng)電現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)論

        通過(guò)對(duì)第一風(fēng)場(chǎng)2號(hào)、10號(hào)電機(jī)和第二風(fēng)場(chǎng)26號(hào)、35號(hào)電機(jī)振動(dòng)測(cè)試,可以得出以下結(jié)論:

(1)   電機(jī)-隔振器-基座組成的整體系統(tǒng)在電機(jī)空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速600r/min~1200r/min范圍內(nèi)未發(fā)生共振;

(2)   兩風(fēng)場(chǎng)振動(dòng)異常較大的電機(jī)表現(xiàn)原因相同,振速譜最大值均為 50Hz,有可能為50Hz電磁力引起;

(3)   電機(jī)整體存在53.8Hz的水平向振動(dòng)模態(tài), 使得50Hz的電磁力引起了較大的電機(jī)振動(dòng)響應(yīng),尤其是電機(jī)水平向振動(dòng);

(4)  正常運(yùn)行電機(jī)振速譜中50Hz 及其諧頻振幅極小,振動(dòng)異常較大的電機(jī)50Hz及其諧頻振副較大(現(xiàn)有出現(xiàn)問(wèn)題的約7臺(tái)), 表明正常電機(jī)和故障電機(jī)間存在著差異,導(dǎo)致了50Hz的電磁耦合力產(chǎn)生。

4 改進(jìn)前后轉(zhuǎn)子振動(dòng)測(cè)試

        采用Abaqus有限元軟件針對(duì)該電機(jī)的振動(dòng)固有頻 率進(jìn)行了有限元建模和計(jì)算分析,并在原有設(shè)計(jì)方案基礎(chǔ)上提出了幾種改進(jìn)方案,最后對(duì)整個(gè)電機(jī)的優(yōu)化提出了建議,。

        通過(guò)與電機(jī)廠協(xié)商確認(rèn),可接受的增大后的轉(zhuǎn)子半徑為130mm  (原半徑為 105mm)。

        應(yīng)委托方要求,對(duì)改進(jìn)后的轉(zhuǎn)子、改進(jìn)前的轉(zhuǎn)子分別進(jìn)行了帶支撐(安裝狀態(tài)電機(jī)整體放置于試驗(yàn)臺(tái)架上) 的測(cè)試,對(duì)改進(jìn)前的3.1MW 轉(zhuǎn)子進(jìn)行了自由懸吊下的測(cè) 試,結(jié)果見(jiàn)表 2。

        試驗(yàn)表明,改進(jìn)前自由狀態(tài)下 3.1MW 轉(zhuǎn)子一階固有頻率為 76.5Hz 。改進(jìn)前 3.1MW 轉(zhuǎn)子(半徑105mm) 整機(jī)安裝于試驗(yàn)臺(tái)架上時(shí),在 50Hz 頻率附近處, 垂向固有頻率特性成分包括 55.5Hz、60.75Hz,水平向固有頻率特性成分包括 55.5Hz、61Hz、83.25Hz 。改進(jìn)后 3.1MW 轉(zhuǎn)子(半徑 130mm) 整機(jī)安裝于試驗(yàn)臺(tái)架上時(shí),在 50Hz 頻率附近處 , 垂向固有頻率特性成分包括 65Hz 、 88.75Hz ,水平向固有頻率特性成分包括57.75Hz 、 77.25Hz 、93Hz。

        經(jīng)過(guò)分析,改進(jìn)前 3.1MW 轉(zhuǎn)子在試驗(yàn)臺(tái)架上一階垂向固有頻率為 55.5Hz , 改進(jìn)后轉(zhuǎn)子在試驗(yàn)臺(tái)架上一階垂向固有頻率為 65Hz, 表明改進(jìn)后的轉(zhuǎn)子一階固有頻率明顯提高,遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離 50Hz。

        經(jīng)電機(jī)廠反饋, 改進(jìn)后的3.1MW 風(fēng)力發(fā)電機(jī)替換原有故障電機(jī)時(shí), 在新疆風(fēng)電現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)異常偏大現(xiàn)象消失, 現(xiàn)已投入正常運(yùn)行使用,表明測(cè)試分析結(jié)論和改進(jìn)建議的合理性。

圖 14  自由懸吊狀態(tài)下被測(cè)轉(zhuǎn)子示意圖

表 2    不同工況下轉(zhuǎn)子固有頻率測(cè)試結(jié)果

5 結(jié)論

        完成了3.1MW 風(fēng)力發(fā)電機(jī)在試驗(yàn)臺(tái)架、新疆風(fēng)電現(xiàn)場(chǎng)的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)和整機(jī)振動(dòng)特性測(cè)試。針對(duì)異常振動(dòng)電機(jī)進(jìn)行了故障診斷,提出了改進(jìn)建議,并對(duì)改進(jìn)前后的轉(zhuǎn)子特性進(jìn)行了試驗(yàn)。測(cè)試結(jié)果表明針對(duì)故障電機(jī)的分析合理性。改進(jìn)后的轉(zhuǎn)子在風(fēng)電現(xiàn)場(chǎng)均已投入正常使用, 表明改進(jìn)建議合理。

參考文獻(xiàn)

[1]  曾軍;  陳艷峰;  楊蘋;  郭紅霞.  大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障診斷綜述[J].   電網(wǎng)技術(shù). 2018 年 03 期;

[2]  馬宏忠;  張正東;  時(shí)維俊;  陳繼寧;  陳濤濤.  基于轉(zhuǎn)子瞬時(shí)功率譜的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子繞組故障診斷[J].   電力系統(tǒng)自動(dòng)化. 2014 年 14 期;

[3]  李靖.  基于振動(dòng)分析的風(fēng)力發(fā)電機(jī)故障診斷方法[J].科技資訊. 2018 年 33 期;

[4]  吳艷標(biāo).  風(fēng)力發(fā)電機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)的研究[J].城市建設(shè)理論研究(電子版). 2018 年 07 期;

[5]  苗銳;  陳國(guó)初;  李月;  徐余法;  俞金壽.  基于隨機(jī)集含糊證據(jù)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)故障診斷方法[J].   電力系統(tǒng)自動(dòng)化. 2012 年 07 期;

[6]  吳建軍;  楊俊華;  楊夢(mèng)麗;   曾君;  楊金明.  風(fēng)力發(fā)電機(jī)故障診斷的優(yōu)化算法研究[J].  微特電機(jī). 2013 年 05 期;

[7]  楊璐璐;  張新燕;  牛盛瑜;  張冠琪;  張亞敏.  基于多源信息融合-相關(guān)向量機(jī)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)故障診斷[J].   電機(jī)與控制應(yīng)用. 2018 年 03 期.