風電運營維護中的狀態監測研究

　　即使是齒輪箱HSS 或發電機軸承，由于振動加速度傳感器的一致性難以掌控，又缺少共振抑制，加速度包絡技術面臨濾波器選擇難題和包絡采樣失真問題，使得頻譜幅值失真及頻率混淆。
　　某公司研發了一種針對后期解調過程實施超高頻采樣和峰值保持的技術，有效改善了包絡頻譜的幅值失真問題，但仍難免加速度傳感器對微弱的彈性波響應不足的先天缺陷。[3]
　　同樣是“共振解調技術”，利用傳感器共振調制來獲取沖擊脈沖信號的方法，顯然具有“先天優勢”。設計獨特的沖擊脈沖傳感器，對波陣面的響應相當靈敏，即使沖擊十分微弱，均可激發傳感器的32kHz 共振，并輸出信號。這使得沖擊脈沖技術可以探知更早的軸承損傷。同時嚴格校核的共振放大，確保了沖擊讀數的準確。超過40 年的成功應用，使這一技術廣
受贊譽。
　　沖擊脈沖技術的另一個優勢是簡單易懂的讀數。通過對每秒鐘內發生的幾百上千個沖擊的有效獲得和數理統計，得到峰值HDm 和地毯值HDc，并歸一化了沖擊的“綠黃紅”報警閥值。HDm 是高幅度、低發生率的沖擊指標，代表著軸承損傷的狀態；HDc 是低幅但高發的沖擊指標，反映了潤滑狀態。這是具有突破性意義的。對兩個指標的長期監測，不但能提前數月發現早期損傷，還可以及時發現潤滑不良的軸承，通過改善潤滑以提高軸承壽命。
　　針對某風電場發電機軸承的頻繁失效問題，進行現場測試。圖1 是發電機驅動端軸承的沖擊指標。每次機組啟動，HDm/HDc 兩個參數均處于黃色預警區，這是典型潤滑不良的信號；經過兩三小時的運轉，油膜才得以充分建立，HDm/HDc 降低到綠色安全區。但停機之后再重新啟動，狀態依舊。由此我們可以得知，除了抱閘沖擊之外，潤滑不良是高速軸軸承的又一威脅。這是溫度監測或振動分析都難以發現的問題。
　　2.2 超低轉速診斷技術
　　OIS 監測系統配備了最新的超低轉速診斷技術，包括對傳感器、信號處理電路、軟件分析方法的一系列革新。
　　專門為超低轉速軸承而設計的高靈敏度沖擊脈沖傳感器，將探測范圍拓展至－ 40dB（標準沖擊的1%）的微弱彈性波，同時嚴格標定了共振帶寬。后期處理單元采用更優化的共振抑制電路、數字帶通濾波，以及高達24 位的A/D 轉換，大幅提升了信噪比。
　　超低轉速診斷技術的核心是突破傳統采樣定律的超長周期高速采樣及一系列革新的后期處理算法，包括數字包絡、100kbps 高速包絡采樣、正態分布干擾濾除、征兆增強技術等。這使得超低轉速診斷技術不但具備沖擊脈沖傳感器的“先天優勢”，還成功彌補了傳統包絡解調的“后天不足”。 同時，采用轉速跟蹤與分數抽取的階比技術，是解決非穩態診斷（風電機組轉速不斷變化）的必要手段。[4]