風(fēng)電機(jī)組在線故障診斷基礎(chǔ)分析方法研究

龐文會(huì)

摘要：本文通過風(fēng)電機(jī)組在線故障診斷平臺上頻譜分析、瀑布圖等基本分析方法進(jìn)行闡述和歸類，為風(fēng)電機(jī)組設(shè)備相應(yīng)故障類型的診斷分析工作提供指導(dǎo)和幫助，對典型故障風(fēng)機(jī)設(shè)備運(yùn)維工作具有一定的預(yù)警作用。

關(guān)鍵詞：診斷;振動(dòng);信號

一、頻譜分析

頻譜分析反映了機(jī)組振動(dòng)幅值隨振動(dòng)頻率的變化情況。從信號的頻譜圖上可以判斷并識別出信號中的幾個(gè)周期分量和它們的大小。（見圖1）頻譜分析是信號分析、故障診斷中最常用的手段，選中某一測量定義數(shù)據(jù)，即可查看“頻譜分析”。

二、瀑布圖

瀑布圖展示的是整個(gè)頻譜圖的趨勢，亦稱為三維頻譜圖。以三維立體的方式，將同一個(gè)節(jié)點(diǎn)下多條數(shù)據(jù)的頻譜在一個(gè)圖形上顯示出來。（見圖2）它顯示了機(jī)組在某一段時(shí)間內(nèi)振動(dòng)通道的各頻率成分的大小隨時(shí)間的變化趨勢，是一段時(shí)間內(nèi)連續(xù)測得的一組頻譜圖順序組成的三維譜圖。

三、有關(guān)時(shí)域波形的分析方法

1.時(shí)域波形

時(shí)域波形反映了采集的振動(dòng)信號的幅值隨時(shí)間的變化情況，選中某一測量定義數(shù)據(jù)，即可得“時(shí)域波形”。波形上方有輔助信息，如測點(diǎn)路徑、測量值、測量時(shí)間等信息。（見圖3）此方法可以通過將當(dāng)前時(shí)域波形數(shù)據(jù)保存為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，以便將來和該測量定義節(jié)點(diǎn)采集的不同數(shù)據(jù)信息進(jìn)行對比分析。同一坐標(biāo)中在顯示當(dāng)前數(shù)據(jù)的狀態(tài)下，也可將之前的保存基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，這樣方便對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析?；鶞?zhǔn)數(shù)據(jù)須是同一個(gè)測量定義下的不同時(shí)間采集的數(shù)據(jù)信息?？梢杂脮r(shí)域指標(biāo)，即當(dāng)前波形數(shù)據(jù)的所有時(shí)域指標(biāo)對應(yīng)的指標(biāo)值進(jìn)行分析。

2.長時(shí)域波形

長時(shí)域波形記錄了一段時(shí)間內(nèi)的時(shí)域波形，相當(dāng)于數(shù)字磁帶記錄儀。選中某一測點(diǎn)下的長時(shí)域波形數(shù)據(jù)，即可查看“長時(shí)域波形”。對于長時(shí)域波形數(shù)據(jù)，可以選擇其中的任何一段進(jìn)行時(shí)域分析和頻譜分析，或設(shè)定好段長及時(shí)間間隔之后進(jìn)行整體的瀑布圖分析。選擇不同的段長，可以通過時(shí)域波形、頻譜分析對長時(shí)域波形里選擇的段長內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域、頻譜分析，且選擇的段長不能超出長時(shí)域波形的最大數(shù)據(jù)長度。在瀑布圖中按照段數(shù)據(jù)長度和間隔時(shí)間波形數(shù)據(jù)長度最長將長時(shí)域波形剪切幾段，瀑布圖可顯示剪斷后的每段波形數(shù)據(jù)。

3.波形再處理

利用波形再處理工具可對一條完整的長時(shí)域波形進(jìn)行濾波處理，濾波的方式可選擇低通、高通、帶通等。通過波形再處理工具可對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析，展現(xiàn)數(shù)據(jù)中的周期性，直觀反映低速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下軸承或齒輪的缺陷特征。任意一條長時(shí)域波形，選擇圖譜分析中的波形再處理工具，設(shè)置濾波參數(shù)即可完成。

四、有關(guān)趨勢的分析方法

1.趨勢分析

趨勢分析是顯示同一測點(diǎn)的某個(gè)特征參數(shù)值一段時(shí)間內(nèi)的變化情況。趨勢分析功能不僅可以對振動(dòng)的各個(gè)時(shí)域有量綱參數(shù)和無量綱參數(shù)進(jìn)行趨勢分析，還可以對各個(gè)工藝量參數(shù)，例如溫度、壓力、流量、電流等過程量信號進(jìn)行趨勢分析和管理。選中某一振動(dòng)量測量定義，即可查看“趨勢分析”。（見圖4）在趨勢分析中，設(shè)置誤信號和快速信號?？梢詫?dāng)前游標(biāo)對應(yīng)的值設(shè)置為誤信號，可以一次設(shè)置一段時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)，大于最小值的數(shù)據(jù)都為誤信號。也可以快速取消誤信號，可以一次將一段時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)，大于最小值的誤信號都取消。能夠顯示報(bào)警線，將測量定義設(shè)置的報(bào)警級別顯示在趨勢分析圖中。可以對設(shè)備的運(yùn)行轉(zhuǎn)速設(shè)置轉(zhuǎn)速區(qū)間，顯示轉(zhuǎn)速區(qū)間趨勢：當(dāng)設(shè)置過轉(zhuǎn)速區(qū)間后，就可以按照轉(zhuǎn)速對趨勢圖形進(jìn)行過濾，選擇不同的轉(zhuǎn)速區(qū)間，就會(huì)顯示這個(gè)轉(zhuǎn)速區(qū)間對應(yīng)的振動(dòng)趨勢。

2.長波形趨勢分析

長波形趨勢分析和趨勢分析功能類似，長波形趨勢分析只用來分析長波形采集數(shù)據(jù)的歷史趨勢，對于不同的故障波形采集策略的不同，長波形趨勢分析可以進(jìn)行一條或多條長波形的歷史趨勢。

3.自定義趨勢分析

自定義趨勢分析可以非常靈活的查看不同測量定義的采樣值趨勢，只需要打開“自定義趨勢分析”工具，切換到測量定義，添加到自定義趨勢即可。

另外，多時(shí)域、多頻譜分析也是有關(guān)趨勢分析方法中一個(gè)非常靈活的對比分析工具，它支持?jǐn)?shù)據(jù)庫中任意選擇的多個(gè)波形和多個(gè)頻譜之間的對比。

除上述在線故障診斷基礎(chǔ)分析方法外，還有采樣值趨勢數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)、瀑布圖、倒譜分析、包絡(luò)解調(diào)、交叉相位、階次分析、通道溫度趨勢、通道日志趨勢等方法，這些基礎(chǔ)分析方法值得進(jìn)一步研究和開發(fā)。

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