摘 要：通過(guò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的有效實(shí)施，實(shí)現(xiàn)基于可靠性的設(shè)計(jì)改造與運(yùn)行維護(hù)，從而使風(fēng)電機(jī)組提高運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)安全運(yùn)行。
　　關(guān)鍵詞：可靠性；預(yù)知維修；加速度包絡(luò)技術(shù)；潤(rùn)滑狀態(tài)監(jiān)測(cè)；超低轉(zhuǎn)速診斷技術(shù)

　　0 引言
　　即使是久負(fù)盛名的風(fēng)電軸承制造商，也不能百分之百保證自己的高品質(zhì)軸承可以在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行20 年而安然無(wú)恙。安裝、潤(rùn)滑、密封、運(yùn)行環(huán)境、運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)等，都將是縮短軸承壽命，甚至造成損傷的致命因素。
　　經(jīng)過(guò)幾年跨越式的發(fā)展，風(fēng)電場(chǎng)業(yè)主開(kāi)始將目光冷靜地聚焦在他們運(yùn)轉(zhuǎn)多年的風(fēng)電機(jī)組機(jī)的運(yùn)行效率上。早期設(shè)計(jì)、制造缺陷的接連暴露，帶來(lái)不斷超出預(yù)算的維修費(fèi)用。
　　同時(shí)逐漸增多的非計(jì)劃停機(jī)或事故停機(jī)時(shí)間，令可用利率大幅降低，直接導(dǎo)致利潤(rùn)下滑。
　　某齒輪箱維修企業(yè)曾表示，即使?jié)M足了VDI 的標(biāo)準(zhǔn)，其維修后的齒輪箱仍被業(yè)主拒收，原因是被檢測(cè)出存在隱患。毫無(wú)疑問(wèn)，無(wú)論是對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)業(yè)主、制造商還是運(yùn)維服務(wù)商，狀態(tài)監(jiān)測(cè)成為提高可靠性和運(yùn)營(yíng)效率的必由之路。
　　鐵姆肯公司將狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用在其風(fēng)電研發(fā)中心的測(cè)試臺(tái)上，并將這一技術(shù)融入到服務(wù)工程中，通過(guò)磨合監(jiān)測(cè)，找到潛在隱患及高發(fā)故障的根源，指導(dǎo)有效的設(shè)計(jì)改進(jìn)；通過(guò)出廠檢驗(yàn)，避免不合格部件及不良的安裝；通過(guò)運(yùn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)從預(yù)知維修到可靠性維護(hù)的邁進(jìn)，大幅提升可利用率；通過(guò)根源分析，找到故障的高發(fā)部位部件，通過(guò)改進(jìn)提高整體可靠性。
　　一份多年前的調(diào)查報(bào)告稱(chēng)，對(duì)海上風(fēng)電場(chǎng)實(shí)施狀態(tài)監(jiān)測(cè)，平均可為每臺(tái)機(jī)組帶來(lái)34 萬(wàn)元人民幣的收益，并可將可利用率提升到95%。當(dāng)時(shí)的直接收益已是投資的幾倍，如今對(duì)于大兆瓦級(jí)機(jī)組而言，狀態(tài)監(jiān)測(cè)的投資回報(bào)率將更為可觀。[1]
　　1 風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)的難點(diǎn)
　　狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，尤其是振動(dòng)分析技術(shù)，已在國(guó)內(nèi)應(yīng)用數(shù)十年，并在冶金、電力、石化、造紙等多個(gè)行業(yè)成熟應(yīng)用。
　　然而對(duì)于風(fēng)電行業(yè)，技術(shù)的應(yīng)用卻面臨難題。某風(fēng)電設(shè)備制造商設(shè)立專(zhuān)門(mén)的質(zhì)檢監(jiān)測(cè)部門(mén)已近10 年時(shí)間，但在風(fēng)電場(chǎng)是否實(shí)施整體在線監(jiān)控項(xiàng)目的抉擇上，仍踟躕不前。因?yàn)榻?jīng)過(guò)多年的實(shí)踐檢驗(yàn)證實(shí)，大多數(shù)在其他行業(yè)行之有效的監(jiān)測(cè)技術(shù)及手段，在風(fēng)電設(shè)備上卻難以實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)測(cè)。
　　這源于風(fēng)電設(shè)備自身的特性：非剛性支撐、主軸超低轉(zhuǎn)速、非穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，以及復(fù)雜的齒輪結(jié)構(gòu)和電機(jī)設(shè)計(jì)。對(duì)于超低轉(zhuǎn)速滾動(dòng)軸承早期損傷的預(yù)知，一直被業(yè)界公認(rèn)為世界性難題。更何況運(yùn)轉(zhuǎn)在隨風(fēng)擺動(dòng)的機(jī)艙中，工況不斷變化，偏航、變槳及其他干擾頻繁發(fā)生。操作者甚至希望在變速變載狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳動(dòng)鏈各個(gè)部件的智能報(bào)警及專(zhuān)家診斷。但如果沒(méi)有有效的監(jiān)測(cè)手段，一切就無(wú)從談起。
　　2 優(yōu)化解決方案
　　運(yùn)用最新的技術(shù)及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)時(shí)刻探查軸承及風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)踐檢驗(yàn)及一系統(tǒng)的技術(shù)革新，專(zhuān)為風(fēng)電設(shè)備研發(fā)的新一代集成式OIS 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，被證實(shí)行之有效。
　　2.1 沖擊脈沖技術(shù)
　　傳統(tǒng)的加速度包絡(luò)技術(shù)在風(fēng)電機(jī)組監(jiān)測(cè)上存在困難，這與其測(cè)試原理有關(guān)。軸承運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的沖擊信號(hào)引發(fā)波陣面在結(jié)構(gòu)體內(nèi)部傳播，激發(fā)機(jī)構(gòu)體各部位的共振。加速度包絡(luò)技術(shù)是通過(guò)獲取這一共振信號(hào)來(lái)實(shí)施分析。低轉(zhuǎn)速的主軸軸承、齒輪箱LSS 軸承產(chǎn)生的沖擊十分微弱，激發(fā)結(jié)構(gòu)體的共振也相當(dāng)微弱。這要求傳感器的靈敏度大幅提升，同時(shí)后期的處理單元必須選擇正確的濾波放大器，從紛繁劇烈的低頻振動(dòng)中抽絲剝繭出微弱的共振信號(hào)。受到這種嚴(yán)苛條件的限制，使得低于50r/min 的設(shè)備，成為常規(guī)振動(dòng)分析的禁區(qū)。[2]