关于风机叶片振动的检测与分析

关于风机叶片振动的检测与分析

赵国建

东营市齐鲁物贸有限公司 山东东营 257000

摘要：风力发电是如今解决能源问题的重要途径。应合理地利用发电的实时监测系统，有效地减少技术人员的现场巡查，极大地减少了人力的浪费，并且有效地对于潜在事故进行预警，基于此，本文对造成风机振动的原因以及风机叶片振动的检测策略进行了分析。

关键词：风机；叶片振动；原因

1 造成风机振动的原因

经济在不断的进步，科技在不断的前行。社会对于能源的需求量越来越大。风能的出现，无疑是能够缓解如今能源紧张的一种方法的。可能会造成振动的原因有许多，就比如在加工生产的时候可能存在的误差、安装误差、载荷、润滑状态等原因。而叶片的刚度是载荷的非线性函数，故而在处理持续运转的时候，叶片可能会受到的作用力为周期性变化。啮合刚度产生的改变会被付氏变换，引发多频激励。假如叶片存在开裂或者点蚀的状况，那么叶片的弯曲刚度就会降低，而存有裂纹的叶片或者存在点蚀的叶片在进行啮合的过程当中的综合啮合刚度就会较以往偏低，造成啮合冲击的振动特征发生变化。

（1）由机械问题引发的振动：可能由于转子在最开始制作的过程中或者安装的时候存在的一些误差，致使转子产生弯曲变形、部件松动等问题致使转子不平衡。也有可能是在安装原动机和工作机的时候为准确连接，致使其温升不等等问题引发振动。

（2）由于工作介质造成的振动：可能由于进入风机的气流压力、流量的改变产生气流激振力，或者气流当中的粉尘密度不均匀，使得转子的受力不均匀，有可能造成风机振动。

（3）由于润滑系统的问题导致的振动：润滑系统如果出现问题，将会导致轴承在运转过程当中出现发生振动。

2 风机叶片振动的检测策略

2.1 检测

其实，风机出现故障的原因有很多。其中，这个风机振动就是最大的原因之一。通常情况之下，风机设备出现故障问题，其相关的信息主要是通过风力发电机中的振动信号来传递出去的。因此，在风力发电及运行的过程当中是通过利用相关的设备来检测振动的信号的。而且还要对这个信号中携带的数据进行一个合理恰当的分析，从而才能真正了解到风力发电机设备的健康情况。

对于风力发电机来说，出现故障是非常常见的。风力发电机的实时运营情况，是发现风电设备的故障和维修的重要依据。而对于风机叶片来说，它的加速度是可以利用相关的传感器来测试的，它的参数是可以反映出风机设备当中的叶片的振动程度的。其速度大小可以通过数学的方式来计算出来。同时，风机的叶片振动幅度的快慢，也可以通过速度表现的方式来进行表达，从而可以对风机叶片的振动幅度进行分析。

2.2 工作原理分析

在此处要做的一个介绍就是在风力发电过程当中的风机叶片振动的一个原理进行一个详细的介绍。因为在风力发电的过程当中震动的方式，它不仅仅可以反映设备的运行的情况，除此之外它还能够反映设备发生一些故障的可能性，因为在风力发电的过程当中每一片风机叶片都有它固定的工作频率。根据这样一个固定的数值，可以对风机叶片的速度和位移等重要的一些数据进行一个十分重要的判断，如果说加速度的值越大的话，那么说明发生故障可能性的标准就更加的高。其中对加速度的值进行测量的原理，主要通过下面三个方面来进行一个详细的介绍。首先是要利用加速度的积分处理。其次是对速度进行积分处理之后，要根据风机叶片发生振动时的情况，可以更好的了解出振幅的情况。最后一个是根据前面测出的位移加速度的值和速度等进行一个天量计算，然后根据这些数据进行一个有效的处理。

2.3 对于信号调理模块的设计

对于信号的调理模块来说，低通滤波单元是模拟信号的处理通道的主要部分，对于提取的特征频段信号的质量有很大的影响，在实际的设计工作之中，滤波器的阶数应该设计的要高一些，来保障阻带衰减率能够高一些。在这次的设计之中，应该选择8阶的低通巴特沃兹滤波器，这个滤波器的通带响应能够完成对于信号进行抗混叠滤波的处理。

2.4 对于存储器模块的设计

对于存储器模块的设计要求是，应该要有及时的把故障发生之时产生的信息进行保存的能力，为故障的处理打下基础。在本次的设计之中选用FM24C16存储芯片，利用I2C的方式把芯片和TMS320F2812进行连接。

2.5 对于电源模块的设计

适用于本次设计的电源是24V的直流电源，控制的芯片应该使用独立的3.3V直流电源供电，这个3.3V的直流电源可以利用开关的稳压器件来获得，信号的调理电路的运算放大器要运用5V的电源来供电，这个可以利用两个线性的稳压器来分别的获得。

2.6 风机叶片故障预测振动设计

最后要进行介绍的就是风机叶片故障预测振动设计。硬件的设计主要有很多方面的设计，首先要介绍的是对于传感器来说，在对传感器进行一个设计的过程当中，一定要选择质量比较好的硬件设备，因为在进行传感器的设计过程当中，如果说传感器的质量不能够得到保障的话，那么在进行使用的过程当中，很有可能会产生很大的问题。在进行传感器的选择的时候，以其振动的频率作为衡量的一个标准，并且对传感器的外部的电容组进行一个限定来达到降低噪音的功效，还能够提高分辨率，根据检测的需求能够不断的增加它的保障。其次是根据存储器来说，在对存储器进行设计的时候，就必须要选择质量更加高效的存储器。因为存储器它不仅仅可以对风叶电机的频率进行一个更好的分析，还能够对电机的故障进行一个及时的处理。第三个比较重要的是对信号进行处理的过程当中要将数值设置得高一些，这样的话能够更好的保障在传输过程当中的准确度。第四个是对于CPU的设计是主要的能够提升信号转换的速度还能够对功能强大的杂波进行有效的处理。最后一个要介绍的是对其他系统进行设计的过程当中，尤其是对继电器进行处理，一定要选择质量过硬的继电器，这样可以对电路的设计和信号采集，能够保障其安全运行和转速线路的正常的采集。

2.7 日常运行中的维护措施

在日常风机运行过程中需要做好油脂标准落实工作，定期针对油脂进行例行化验，以此来保证转动轴承处于较为理想的润滑状态。同时还要提高检修工艺质量，保证风机轴承中心处于允许的范围内，不会发生叶片漂移及螺栓松动等问题。每次停炉时要及时对叶轮表面积灰进行处理，同时增加一套设备，这样风机运转时能够借助于压缩空气在不停机的情况下完成清灰。增加风机振动监测设备，针对风机振动情况进行有效的监测和预防。每次具体检修完成后，需要对风机进行动平衡试验，调整风机振动值，确保其处于规定范围内。由于锅炉空预器发生堵管事故的几率较大，因此在停炉检修时宜有效疏通空预器管，降低系统阻力。另外，风机在工作一定时间后，需要根据具体的标准要求来对叶轮和固定螺钉开展常规检查，检修人员还需要定期做好引风机及轴承箱上地脚螺钉的紧固工作。

3 结束语

风力发电是如今解决能源问题的重要途径。虽然，在风机的运行过程中还是会存在着一些故障的问题，但是，这些问题都是能够得到很好的解决的。风机故障预测系统就是能够解决风机故障问题的关键。利用这个系统，我们也可以对风机的叶片振动进行分析和研究。而且，其在运用的时候，效果也是相对比较不错的。这个系统，也是值得去设置和试验的。

参考文献：

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[2]许剑,夏小飞,李凯伦,郑金,王星,马翔.电站轴流引风机叶片通过频率振动超标问题机理分析及治理[J].中国电力,2019,52(07):117-122.

[3]徐淑君.关于风机叶片振动的检测与分析[J].内燃机与配件,2019(09):120-121.