风力发电机传动链扭转振动分析
风力发电机耦合振动分析
( 2) ( 3)
式中 , B 为桨叶数量 , c为截面弦长 , F 为叶尖和轮 毂损失 , H 为诱导修正因子 , r为叶素半径 , < 为叶素来
动比 ; Tm :高速轴上的扭矩 ; λ:尖速比 ;ρ :空气密度 ; R: 风轮半径 ; U ∞ :上风向风速 ; 高速端传动模型为 : ωg d ( 12 ) Jg = Tm - Te dt 2 其中 : J g : 电机转动惯量 , kgm ,ωg : 电机转动角速 度 , rad / s; Tm 高速轴上的扭矩 , Te 发电机上的反扭矩 。 失速控制风力发电机组采用的电机主要是定速感 应电机 , 其特性由斜率 h 和短路瞬态时间常数 τ 。电机
流角 , ve - op ve - ip为叶素上面内和面外的变形速度 , Ω 为 风轮转速 、 U ∞为来流风速 , C l 、CD 为升阻力系数 , 为 L 和 D 的无因次化量 。进行计算时 , 对给定 a 和 a ′ 初始 值进行迭代计算 , r, c, B , U ∞ , Ω 为已知 , ve - op ve - ip的结 果从结构动力学分析计算而来 , 计算出对应的 Cx , Cy , H, F, < , W , 生成新的 a, a ′ , 当迭代误差达到要求 , 即计 算出 a, a ′ 。 a, a ′ 确定后 , Cx , Cy , H, F, < , W 也相应确 定 , 根据叶素理论 , 叶素上法向力和切向力分别为 : 2 ρ ( 4) dL = 1 / 2 W cCL (α) d r 2 ρ ( 5) dD = 1 / 2 W cCD (α) d r 式中 ,ρ 为空气密度 , W 为相对速度 。 叶素上的推力和转矩分别为 : 1 2 ( 6) dF = ρ W c ( CL cos< + CD sin < ) d r 2 1 2 ( 7) dT = ρ W c ( CL sin < - CD cos< ) d r 2 因此 , 对于第 i个半径为 R 的风轮叶片 , 推力 F、 转 矩 T 和产生的功率 P 分别为 :
浅析风力发电机组传动链振动监测系统的应用
浅析风力发电机组传动链振动监测系统的应用摘要：风力发电机组处于恶劣的环境下，运行工况复杂，由于风力发电机组的启停、偏航、变桨、调控时会产生很大的冲击，从而对风机的部件造成冲击振动，影响风力发电机组的安全稳定运行。
传动链作为风力发电机组关键的组成部分，其振动对风机安全稳定运行起到至关重要的作用。
因此，通过振动监测和故障诊断技术，及时、有效地对风力发电机组传动链运行状态作出诊断，避免重大事故的发生，有效保证风力发电机组安全稳定的运行。
关键词：风力发电机组；振动监测；传动链1 引言随着经济社会的发展和转型，人类越来越重视清洁能源的开发和利用。
风能作为一种清洁、无污染、蕴藏量丰富可再生能源，受到各国的重视，成为重点开发的能源之一。
风力发电机组通常处于高山、戈壁、草原、海上等场所，承受的工况条件复杂，常年处于昼夜温差大、载荷变化大、冲击载荷频繁的环境中，容易发生故障，目前，风力发电机组维修保养采用计划维修和事后维修两种方式，其缺点在于需要在维修期间停止风机运行，对于事后维修则需要更高维护成本[1]。
状态监测与故障诊断技术是在设备运行中或不拆卸设备的情况下，运用各种监测设备和方法判断设备的运行状态是否存在异常，准确判断设备故障部位提出预警，并可判断设备故障发展趋势的技术，是一门集力学、电子技术、测试技术、计算机技术等学科为一体的综合性技术。
相比计划维修和事后维修，状态监测与故障诊断技术作为预知性维修，可以根据设备的实际运行状态来安排维修作业，避免了维修不足和过剩维修的情况，防止事故的发生，保障了风力发电机组的稳定运行。
振动监测作为状态监测的必要技术，近年来在风力发电机组上得到广泛应用[2]。
2 风力发电机组风力发电机组主要是通过叶片捕获风能，再通过传动系统增速，最后驱动发电机发电，从而将风能转化为电能。
双馈型风力发电机组传动链主要由主轴、主轴承、齿轮箱、制动盘、联轴器和发电机等主要部件组成，据相关统计数据可知，双馈机组的故障主要集中在齿轮箱、叶片、发电机、电气系统、偏航系统、传动链、控制系统等关键部件，对于电气系统故障，可以通过远程控制和及时更换配件的方式排除故障，但是对于传动链系统的故障检修难度较大，需要停机数天，需要高额的维修费用，会造成发电量的损失和巨大的经济损失。
基于振动监测的风机传动链故障诊断
摘要：能源是经济持续健康发展的关键。
煤炭、石油、天然气等石化能源已不再符合绿色、清洁、环保、可持续发展的需要，用可再生新能源替代传统石化能源是我国能源可持续发展的必然选择。
风能由于具有绿色、清洁、可再生等优势，近年来随着风力发电技术的成熟越来越得到国家重视，已成为我国改善能源供给结构的重要支撑。
然而风电机组一般所处的自然环境恶劣，常在变速变载条件下工作，工况极为复杂，随着风机运行年限的增长，故障频发。
除电气外，易发故障的部件主要在传动系统，包括主轴、齿轮箱、发电机、轴承等，而风机传动系统故障大多又与振动异常相关，由此造成的损失也更大。
因此，对风电机组传动链振动进行监测、分析与诊断，对故障提前预警，有助于风机的预防性运维，保障机组可靠稳定运行。
本文在对振动测试相关理论和时域分析、频谱分析、包络分析等振动信号分析处理技术阐述基础上，结合风机结构特点，对传动链中如何实施振动监测、如何对采集的振动信号进行有效分析，以及如何依靠监测数据快速准确诊断机组故障进行了论述。
关键字：振动监测；风机；传动链；故障诊断人类生存和发展需要能源的支撑，风能作为一种清洁可再生资源，近二十来年受到世界各国的高度关注，已成为解决能源危机、响应环境保护的重要能源。
在政府的大力扶持下，我国风力发电行业得到快速发展，到2020年底，并网风电场近5000座，累计装机容量将突破2.6亿kW，在运风力发电机组超过13万台。
风电的快速发展给新能源行业带来市场机会的同时，也带来了巨大的运检挑战。
由于大多数风电场建在深山、草原、海岛、高原等自然环境恶劣区域，风力发电机组需长期在雨雪、风沙、雷电、冰冻等环境中运行，风速、风向又具有极大的不稳定性与不确定性，大多在变速变载条件下工作，工况极为复杂。
伴随风电场投运年限增长，风力发电机组内部传动部件易发生故障，实际上由于机械部件的不平衡、疲劳、磨损、断裂、胶合等问题引起的故障目前已成为风力发电机组的主要故障。
风电发电机振动与噪音控制研究
风电发电机振动与噪音控制研究随着科技的快速发展，新能源已经成为全球发展的重要方向。
在新能源中，风能已被认为是最具潜力和可持续性的能源之一。
风能的利用需要通过风力发电机来转换为电能。
然而，风电发电机的振动和噪音却是当前需要解决的一个难题。
本文将探讨风电发电机振动和噪音的原因，以及如何控制它们。
一、风电发电机振动原因风力发电机由轮毂、主轴、齿轮箱、电机和塔架等部分组成。
其中，轮毂和叶片直接接触风力，因此是振动和噪音的主要来源。
风电轮毂振动的原因可以分为以下几个方面：一、叶片的不平衡由于运输、安装等原因，叶片未能完全匹配时就会出现不平衡现象。
这种不平衡会导致转子的不稳定性和大量的振动噪音。
二、叶片的共振由于叶片材料、长度等因素的不同，叶片会在不同的频率下共振。
共振会造成振动和噪音的急剧增加。
三、叶片的疲劳长时间风力作用下，叶片会慢慢变形，形状和硬度会发生变化，进而导致轮毂的振动和噪音。
二、风电发电机噪音的原因风力发电机的噪音主要来自于两个方面：机械振动和气流噪音。
机械振动噪音的主要来源是齿轮箱、电机和转子。
当这些部分发生振动时，就会产生噪音。
气流噪音是由于风与叶片的接触或挡住空气而产生的噪音。
风速越大，叶片接触风速越大，气流噪音也会越大。
三、控制风电发电机振动和噪音的方法风电发电机的振动和噪音已经成为限制其发展的主要瓶颈之一。
因此，如何有效控制其振动和噪音已成为当前研究的重点。
一、叶片设计通过良好的叶片设计，可以减少噪音的产生。
叶片可以通过降低尖叶速比、选择合适的长度、减小叶片厚度等方式来达到这样的目的。
二、减小叶片不平衡在风力发电机的制造和运输过程中，经常会出现叶片不平衡现象。
因此，可以通过使用动平衡仪等高科技手段来减小不平衡。
三、隔音在齿轮箱、电机和转子等部分加装隔音材料，同时降低叶片旋转速度，以降低噪音。
四、创新的地面铺设方法减小地面声音也可以为风电发电机的运转提高舒适。
总结风电发电机的振动和噪音对于风电的持久发展不利，因此如何控制其振动和噪音已成为当前研究的重点。
风力发电机组异常振动测试与诊断分析
风力发电机组异常振动测试与诊断分析风能作为一种清洁能源，发展迅速。
由于风电机组通常在野外，环境条件恶劣，而且容易发生故障，因此维护保养需要耗费大量的人力物力。
我国在风机故障诊断方面开展了大量的研究，并取得了丰硕的成果。
给出了各种状态监测方法和信息融合诊断技术。
这些研究大多基于数值计算和理论分析，并提出了各种控制措施。
但由于风电机组的复杂性和运行环境的多变性，在设计之初就要考虑风电机组的振动特性，进行优化设计，并进行相应的试验验证，以避免出现异常振动。
标签：风力发电机组;异常振动测试;诊断1研究概况某风力发电机组电机整体通过4个隔振器弹性安装在基座上，电机-隔振器-基座组成的电机系统与增速齿轮箱所在的塔筒基座通过8个螺栓纵向连接，该基座下部悬空，以齿轮箱安装基座面为基准呈悬臂梁状态。
箱体上布置三条横向加强筋，铁芯与横向加强筋通过4个点焊接刚性固定。
发电机工作方式为水冷，通过左侧面的进出水口循环，水箱安装在电机顶部的箱体上。
风力发电机运行转速范围为600rpm～1380rpm，正常并网发电转速为900rpm～1200rpm。
2振动特性2.1齿轮啮合频率啮合频率是两个齿轮转动一个节面角所需时间的倒数，可由式（1）确定。
（1）式中：n为主轴转速即风轮转速，rpm;z为齿数。
风电机组齿轮箱采用1级行星/2级平行轴传动结构，如图1所示。
第一级为行星轮系，行星齿轮架为输入端，内齿圈固定，太阳齿轮为输出端。
主要参数有：太阳齿轮齿数Z2、行星齿轮齿数Z3、内齿圈齿数Z4。
当一级行星轮系传动比为I1，内齿圈转速N4=0，太阳齿轮转速N2=I1·n，行星齿轮转速N3=n，即可计算出太阳轮、行星齿轮和内齿圈的啮合频率。
以此类推，容易得出中间轴及高速轴齿轮的啮合频率计算方法。
2.2轴承通过频率轴承的特征频率与自身尺寸有关，计算公式如下：内圈通过频率：外圈通过频率：滚动体特征频率：保持架固有频率：由公式及参数，便可求出理论轴承特征频率，在实际应用过程中发现，计算得出的理论特征频率与实际特征频率极其接近。
双馈风电机组传动链扭振控制及高速侧齿轮齿根疲劳寿命预估
双馈风电机组传动链扭振控制及高速侧齿轮齿根疲劳寿命预估双馈风电机组传动链扭振控制及高速侧齿轮齿根疲劳寿命预估随着风力发电的迅猛发展，双馈风电机组作为主流风电机组之一，其在风电场中的使用规模逐渐扩大。
然而，由于风电机组的工作环境极端复杂，普遍存在的问题就是扭振和传动链的疲劳寿命。
双馈风电机组由风能转换装置、双馈异步发电机和功率变换器组成。
其中，传动链是将风能转换装置的转动传递给发电机的关键装置之一。
在传动链的正常工作中，扭振将产生惯性力和弯曲力，导致轴承和齿轮等部件的损坏。
此外，高速侧齿轮作为传动链的核心部件，其疲劳寿命对风电机组的可靠运行起着至关重要的作用。
为了解决双馈风电机组传动链扭振问题，需要进行扭振控制。
传统的扭振控制方法主要有两种，一种是在传动链中增加补偿装置，另一种是通过控制发电机的转子电流来减小扭矩波动。
此外，还可以采用电力电子转换器来实现扭振控制。
通过这些方法，可以有效地控制扭振，减小传动链的疲劳损伤。
同时，为了预估高速侧齿轮的齿根疲劳寿命，需要考虑多种因素。
首先，要对高速侧齿轮的材料和制造工艺进行评估。
其次，要考虑风电机组的工作条件，如转速、负载等。
然后，根据齿轮的几何参数和工作条件，计算齿根应力和安全系数。
最后，使用疲劳寿命预估方法，如极限疲劳寿命理论、Weibull分布等，对高速侧齿轮的疲劳寿命进行预估。
针对双馈风电机组传动链扭振控制及高速侧齿轮齿根疲劳寿命预估问题，研究人员提出了一种综合性解决方案。
首先，将扭振控制装置集成到传动链中，通过对齿轮、轴承等部件进行优化设计，减小扭振。
同时，通过电力电子转换器对发电机的输出力矩进行控制，进一步降低扭振的影响。
其次，通过对高速侧齿轮的材料和制造工艺进行优化，提高齿轮的强度和耐久性。
最后，使用先进的疲劳寿命预估方法对高速侧齿轮的寿命进行预估，确保其可靠运行。
综上所述，双馈风电机组传动链的扭振问题和高速侧齿轮的疲劳寿命是制约风电机组可靠运行的关键因素。
风力发电机的振动响应特性分析
风力发电机的振动响应特性分析随着全球清洁能源需求的增加，风力发电作为一种安全、低成本、环保、可再生的能源技术，已经广泛应用于工业和民用领域。
风力发电机的振动响应特性是优化其性能和提高其可靠性的关键因素之一。
本文将介绍风力发电机振动响应特性的分析方法和主要影响因素。
1. 风力发电机的振动响应特性振动是风力发电机中最常见的特性之一，其来源包括风、转子、传动系统、塔架和基础等。
振动响应是指风力发电机受到外部激励后产生的振动响应。
振动响应可分为正常振动和异常振动。
正常振动是风力发电机在正常运行时产生的振动，主要来源于风的作用，如气动振动和风载振动。
异常振动是指风力发电机受到异常外力作用，引起的异常振动，如风暴、地震等。
风力发电机的振动响应特性与其动力学性能和结构特征密切相关。
通常使用振动响应频率和振幅来描述振动响应特性。
风力发电机的振动响应频率主要由其主要结构元件的特性决定。
2. 风力发电机振动响应特性的分析方法风力发电机的振动响应特性分析方法主要包括计算方法和实验方法。
2.1 计算方法计算方法是通过数学模型对风力发电机进行分析和预测其振动响应特性。
计算方法主要包括有限元法、有限差分法、边值元法、模态分析法等。
有限元法是一种广泛使用的分析方法，该方法将结构离散化为一系列有限元，然后在每个有限元上解决运动方程。
该方法可以精确地预测风力发电机的振动响应特性。
2.2 实验方法实验方法是通过对实际风力发电机进行测试，获取其振动响应信号，并对其进行分析，以了解其振动响应特性。
实验方法包括模态分析、频率响应分析、时域分析等。
模态分析是一种通过激励和测量结构振动来确定其自由振动特性的方法。
模态分析可以确定风力发电机的结构振动模态和振动频率。
频率响应分析是一种测量结构响应随着激励频率变化的方法。
频率响应分析可以确定风力发电机的振动响应特性和共振频率。
3. 主要影响因素风力发电机振动响应特性的主要影响因素包括结构特征、环境影响和操作条件。
风力发电机在线振动监测与故障原因分析
风力发电机在线振动监测与故障原因分析摘要：随着国家30.60计划的实施与落实，国家对绿色能源的发展。
在风力发电系统中核心部件风力发电机，发电机的结构较为复杂，同时其运行工况和运行环境较为恶劣，故在其运行过程中会受多种外界因素影响，引起发电机运行异常，若不及时排查可能会造成发电机组更严重的故障。
风力发电机组振动在线检测系统能够远程检测风力发电机的运行状态，并诊断出故障的位置、类型和严重程度，以便及时地对故障进行抢修，延长风力发电机的寿命，减小风力发电厂的损失，因此研究风力发电机组振动在线检测技术有着重大的意义。
本文通过对风力发电机的振动采集分析和监测进行了一定的探究，同时根据风力发电机运行的过程中发生的故障原因进行分析。
关键词：风力发电机振动在线监测故障原因0引言风力发电机组在日常工作过程中会出现多种原因造成的振动，在机舱内部的振动频率和幅度达到一定程度时，就会严重影响风力发电机的正常运行，同时还可能造成一定的安全隐患，将发电机彻底损毁。
在风力发电机的运行过程中要对发电机在线振动情况进行有效的监测管理，在发现其存在振动情况时，根据数值分析当前振动情况。
如果风力发电机在振动监测过程中存在的异常振动的情况，安装在发电机轴承室上的振动传感器会将发电机实时振动监测情况发送到中控室，工作人员就能够及时切断该发电机组，使其能够脱网并停止运行，从而避免由于振动导致的发电机受损或者引起其他部件的故障，以达到保护发电机运行的安全状态。
同时我们可以根据监测数据系统的检测值来分析引起发电机产生异常振动的原因，及时排查故障并修复发电机。
同时可针对发电风力发电机的运行监测的相关数据进行同步分析，从而进一步加强在线监测的参数，提升风力发电机的监测技术水平。
1风力发电的发展现状与发展趋势风能本身是一种可再生的绿色、清洁能源，风力发电技术作为一种新型发电技术，目前在全球范围内越来越受重视，并被广泛应用。
未来我国风力发电行业发展仍有大幅增长空间，主要发展方向为机组容量大型化、海上风力发电、智能化、高效率。
风机传动链全套检测方案
风机传动链全套检测方案
必维国际检验集团风电技术中心经理田磊
1.振动检测
必维选用的振动检测设备为HET - P 风电机组离线状态监测系统。
振动检测可以在不拆卸设备的情况下，对设备当前的运行状态做出评估。
通过振动检测与分析可以发现风机叶片异常振动、机舱异常振动、主要转动部件不对中、轴弯曲、机械松动、轴承损坏、齿轮缺陷、共振、润滑不良等问题，还可以及时发现风力发电机组故障的早期振动征兆。
振动监测传感器探头
2.内窥镜分析
必维齿轮箱工程师利用内窥镜对齿轮箱主要齿面进行检查，记录齿面异常，形成内窥镜检查报告。
检查项目包括：齿轮油气味检查、泡沫检查、空气过滤器检查、内部漆面检查，主要检查内容包括是否有腐蚀、压痕、凹坑、点蚀、断齿等缺陷。
内窥镜检验发现齿面蚀坑
3.对中检测
使用 Fixturlaser Go 激光对中系统来检查主轴的对中情况。
Fixturlaser Go系统简化粗调、读取数据、对中调整以及重新测量确认对中结果的整个过程，并且最终将对中测量结果存
档记录。
4.油品分析
必维对齿轮箱油进行取样，在保质期限内送至必维合作实验室进行油品化验分析，常规油品检验项目及标准见表2。
风力发电机轴承振动及模态测试分析
风力发电机轴承振动及模态测试分析文|张剑由于使用环境特殊，风电机组的现场定期检测和维修十分困难，而且一旦发生重大事故，其维修费用甚至超过产出费用，因此，用于风力发电的电机应比燃煤、燃气、燃油和水力发电机具有更高的可靠性。
振动是风力发电机出厂性能和质量评定的主要指标之一，其在设备的各种故障中占有很大比例，是影响设备安全、稳定运行的重要因素。
电机振动过大会造成集电环和电刷间的摩擦不均匀，导致电机三相电流不平衡，严重时会引发电机转子轴弯曲和编码器损坏。
振动过大还会使得其他部件承受大幅交变应力，容易造成转子、连接螺栓、联轴器、基础平面等损坏。
由于风力发电机安装在一个柔性支撑座上，振动故障发生的概率更大。
因此，必须对风力发电机振动的评定、分析、监测和故障诊断加以重视。
本文主要对一台3.5MW双馈电机轴承振动过大问题进行分析，基于电机振动模态的基本原理，通过振动及模态对比测试，提出一种有效的解决方法。
图1 空载升降速振动时域波形电机振动及模态分析原理电机振动按照产生机理主要分为三类：一是电磁振动，由气隙磁场产生的单边磁拉力作用于定子铁芯的径向和切向使定子铁芯产生变形振动。
电磁振动产生的原因有三相电压不平衡、电机定转子偏心、定子绕组断路、转子笼条与端环开焊、转子断条等。
二是机械振动，由转子旋转过程中的机械力周期性地作用在电机本体上产生的振动。
机械振动产生的原因有结构整体刚度不足、转子动平衡不良、轴承及基础安装不当、内部风扇损坏以及联轴器对中精度不足等。
三是机电耦合振动，由电机气隙不匀引起单边电磁拉力，其周期性作用又使气隙不均衡进一步加剧，最终作用到电机引起振动。
机电耦合振动产生的原因有定子内径和转子外径圆度不足、转子安装不良引起的轴向窜动等。
研究电机的振动离不开模态分析，结构模态分析是研究结构动力特性的一种方法，是经典线性动力学理论及系统辨识方法在工程振动领域中的应用。
电机的机械结构可以看成多自由度的振动系统，具有多个固有频率，在阻抗实验中表现为有多个共振区，在幅频特性曲线中表现为有多个峰值。