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风电机组振动数据采集

国际新能源网  来源:南京安维士  日期:2018-12-20
  振动数据采集是实现状态监测、故障诊断、故障预测、寿命预测等一系列数据处理工作的首要前提,包括传感器的选型、安装,测量位置的选取和采集参数设置等内容。
 
  1.传感器性能指标
 
  风力发电机组的振动数据采集应用较广的是振动加速度传感器,因为加速度传感器测量准确度高、频率响应范围宽、重量轻、体积小、易于安装,影响传感器的主要性能指标有很多比较重要的有灵敏度、量程范围、频率响应特性、线性范围、稳定性、分辨率、精度、工作温度范围等。
 
  目前风力发电机组加装的振动加速度传感器,各性能指标都能满足使用要求,实际使用中大多根据测点位置选取不同灵敏度传感器,主流的是通用型100mv/g,和低频响应较好的500mv/g。
 
  2.传感器的安装方式
 
  加速度传感器的使用上限频率取决于共振频率,加速度传感器不同固定方法,其共振频率不同。不同固定方法的共振频率分别为:钢螺栓固定法31kHz,云母垫片28kHz,涂簿蜡层29kHz,手持法2kHz,永久磁铁固定法7kHz。
 
  推荐钢螺栓固定,共振频率高,传感器适用频率范围更广,信号采集更稳定可靠。
 

 
  图1传感器固定方式
 
  3.测量位置的选择
 
  测量位置的选择直接影响信号采集的精度,应选择刚性较好的位置布置测点。尽可能靠近轴承座,尽可能水平、垂直和轴向都采集数据,对于低速重载轴承在负荷区加装测点。
 
 
  图2传感器安装
 
  4.数据采集参数的设置
 
  根据奈奎斯特采样定理:在进行模拟/数字信号的转换过程中,当采样频率fs大于信号中最高分析频率fmax的2倍时(fs>2fmax),采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息,一般实际应用中保证采样频率为信号最高分析频率的2.56~4倍。
 
  采样频率:也称为采样速度或者采样率,定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数,它用赫兹(Hz)来表示。采样频率的倒数是采样周期或者采样时间,它是采样之间的时间间隔。通俗的讲采样频率是指计算机每秒钟采集多少个信号样本。
 
  最高分析频率Fmax:指需要关注的最大频率值,风电齿轮箱振动数据采集通常设置为高-中级啮合频率的3倍。如高速轴23个齿,转频30Hz,啮合频率等于690Hz,最高分析频率Fmax=3*690Hz。
 
  谱线数M与分辨率ΔF:通常Fmax值越高,需要的谱线数就越多,谱线数越多,花费的测量时间越多并且占用仪器的内存就越大。因此我们只在必须的时候使用高的“Fmax”值或高的谱线数。分辨率ΔF与需要关注的最小频率值相关联,其与谱线数M的关系:ΔF=Fmax/M。
 
  采样点数N:采样点数越多,采样时间越久,信号描述的越完整。采样点数N与谱线数M有如下的关系:N=2.56M。
 
  除上述参数外,数据采集参数设置的过程还需要考虑叠加百分比、平均次数、窗函数的选择等因素,在此不一一赘述。
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