作为基础维护的一部分,状态监控被用来对每个状态进行持续的监控.状态监控是对部件状态进行监控以及预测部件故障的先进技术.状态监控用到的技术有振动分析,也是该研究报告中重要的部分.当我们决定对齿轮箱及其轴承做细致观察的时候,也对油况进行了观察分析.状态监控系统今天在许多能源系统中广泛应用,例如水利发电和核能.状态监控系统引进风力发电行业意味着可以用许多更有效的方式对风机系统进行维护.今天,风力发电系统大多数进行周期性的维护,一般一年两次.利用状态监控系统可以有效的得出最佳维护方案.

    状态监控的一种定义方式为:预防关键旋转机械灾难性故障的方法;另一种方式为:利用振动、红外线或润滑油分析资料决定修复性维护行为必要性的维护计划工具.

    这些定义的主题均是状态监控仅仅是一种维修工具.但实际意义要远高于这些.运用状态监控可以提供提高生产量、产品质量和风力发电机制造和生产的总体效率的方法.

    今天对风能最普通的监控程序就是所谓的风力发电场监控,主要是对风电场产电量的监控,但同时记录从风机监控系统得到的信息.从监控系统可以看到油温的变化和振动的加速.监控系统发出警报时,大多数故障已经发生.

    风力发电场的监控包括对风力发电机进行整体周期性的检查,风机叶片或基础上如有裂缝时可以检查到即将发生的故障,还可以检查到诸如齿轮箱和其它部件的故障.但是这些检查并不能回答这些损坏是何时以及如何发生的.

    实际操作中,有两种方式的状态监控.一种方式是持续监控控制系统上的传感器,运行状态一旦变化,就进行报警.例如对齿轮箱的频率进行测量,并与原始频率相比较,频率发生变化就进行报警.故障在早期就可以被检测到.另一种方式是周期性的对机器进行诊断,并与最近的测量结果相比较.利用这种方式可以发现故障的进程,但不象持续监控发现故障那样快.

    海上风机维护费用比较高,很大一部分来源于修复性维修,陆地风电场相对来说修复性维修费用较低.降低海上风电场修复性维修费用,应该引进状态监控系统,以便及早发现故障.这样可以对维修做出充分的计划,降低停工期,减少费用.

    振动分析是状态监控最常用的技术,对风机上面的轴承来说,利用此技术得到的结果比较满意.轴承的运行状态可以通过其发出的噪音来判断.轴承的转速越高,轴承承受的压力越大,磨损的越快.几年前,已经有了带有计算机终端的设备,可以对轴承发出的声音进行测量,评估轴承的状态,这样的设备可以给出风力发电机轴承运行状态的有价值的信息,使用带有计算机终端的设备可以免去到户外风机处或爬上塔架去听轴承的声音.运用轴承监控系统可以降低风力发电机的维护费用.

    振动分析是状态监控技术的主要部分.运用振动分析探测机器故障不是什么新技术.在上世纪六、七十年代美国海军、石油化学及核工业花巨资开发基于声音或振动的分析技术.八十年代初期,基于声音分析的状态监控仪器和分析技术已经获得了充分发展.

    运用振动信号分析进行状态监控基于下面两个基本因素:

    所有的故障模型有可以被分离和确定的具有明显振动频率的部件.

    除非机器的运行动力学有改变,否则具有明显振动频率的部件的振幅保持恒定.

    对于机器来说,振动和制造噪音是正常现象,即使当机器良好运转时也有与其运行相关的振动和噪音,因此,必须记住下面几点:
    每种机器有正常的振动和噪音水平

    当机器的噪音和振动水平升高时,通常是机器有故障存在了.

    每种机器故障产生特定振动和噪音

    如果在引起大范围故障前及早检测到机器的问题,那么可以:按照计划在合适的时间关闭系统进行维修;在系统关闭前可以制定出工作计划,维修人员,工具和替换用的零部件都可以准备到位;可以使破坏性的故障降到最低.

    最初的检测方法是对每个关键性部件进行周期性的振动测量,然而,一些部件故障发生的比较频繁,周期性检测不是非常理想.对于这些系统,使用安装在机器上的振动传感器进行在线的,持续的,自动的检测是非常必须的.当振动超过预设水平,就会有警报音发出或自动机器关闭.时域振动信号可以产生大量的信息.

    进行状态监控常用的几种技术为:波形,指数,同步平均值,轨道和统计方法.

    1 波形分析

    包括在记忆示波器或实时分析器上记录事件的历史.除了信号明显的基本增值外,例如,如果信号是正弦曲线或随机的,波形分析在研究非稳定状态或短暂的瞬时变动时特别有用.例如发生在齿轮和轴承上的坏齿或裂痕很容易被检测出来.

    2 指数分析

    也用于振动分析,峰值和均方根经常被用来作为量化时间信号的参数.峰值不是一个统计的数量,在检测持续运行的系统的故障时不可靠.用均方根值检测故障得到的结果比较满意.

    3 同步平均值

    同步平均值是大量周期的时间信号的平均值,与机器的运行速度同步.运用这种技术不仅屏蔽掉了背景噪音,而且与机器运行不同步的周期性事件也可以被监控到.尤其用于齿轮振动的诊断.

    4 轨道

    当显示两个传感器产生的相位相差90度的波形时,示波镜上的扫描基线被探测器产生的信号替代,得到Lissagous图形.如果安装了轴位移探测器,获得的图形模式就是轴运行的轨道.这可以用来检测轴承磨损、轴未对准、轴不平衡,液压系统的润滑油情况.

    5 统计分析

    是基于对记录的资料进行分析的基础上的.所有的信号都有特征密度曲线.根据机械振动信号得出的曲线可以用来监控机器运行状态.

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