DB14-T2474-2022風(fēng)力發(fā)電機組關(guān)鍵零部件在線振動監(jiān)測指南

DB14/T2474—2022

風(fēng)力發(fā)電機組關(guān)鍵零部件在線振動監(jiān)測指南

1范圍

本文件提供了應(yīng)用在線振動監(jiān)測技術(shù)對風(fēng)力發(fā)電機組的關(guān)鍵零部件（齒輪箱、主軸軸承、發(fā)電機、

葉片、塔架）進行的運行狀態(tài)監(jiān)測方法及診斷結(jié)果反饋等方面的指導(dǎo)。

本文件適用于風(fēng)力發(fā)電場雙饋和半直驅(qū)式、單機額定功率在1.5MW及以上并網(wǎng)型水平軸風(fēng)力發(fā)電機

組關(guān)鍵零部件的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T7665傳感器通用術(shù)語

NB/T31004風(fēng)力發(fā)電機組振動狀態(tài)監(jiān)測導(dǎo)則

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

在線振動監(jiān)測onlinevibrationmonitoring

在線檢測和采集反映風(fēng)力發(fā)電機組振動狀態(tài)的信息和數(shù)據(jù)。

3.2

診斷diagnosis

為確定故障或失效的性質(zhì)（種類，狀況，程度），而檢查癥狀和癥候群。

3.3

傳感器sensor

能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件

組成。

[來源：GB/T7665-2005，3.1.1]

3.4

數(shù)據(jù)分析dataanalysis

用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計分析方法對采集數(shù)據(jù)進行分析，以求最大化地開發(fā)數(shù)據(jù)的功能，及對有用數(shù)據(jù)詳細研

究和概括總結(jié)的過程。

3.5

頻域frequencydomain

1

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以頻率為度量物理量。

3.6

時域timedomain

以時間為度量物理量。

4設(shè)備

4.1在線振動監(jiān)測系統(tǒng)

4.1.1系統(tǒng)構(gòu)成

由傳感器、數(shù)據(jù)采集器、現(xiàn)場服務(wù)器、監(jiān)測及分析軟件等組成，見圖1。

圖1在線振動監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成

4.1.2系統(tǒng)要求

系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：

——適應(yīng)低速且頻繁變化的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和載荷；適應(yīng)高寒（至-40℃）、高溫（至+50℃）、高海拔

（海拔高度2000m-5000m）、高潮濕、強雷暴、凝凍、強紫外線、抗電磁干擾等惡劣環(huán)境；

——監(jiān)測系統(tǒng)的安裝類型：

固定式；

半固定式；

便捷式。

——測點選擇原則：

能夠反映真實振動情況的部位；

盡可能靠近軸承的承載區(qū)。

——系統(tǒng)可監(jiān)測風(fēng)力發(fā)電機組運行過程中的振動幅值、振動相位、發(fā)電機轉(zhuǎn)速（或風(fēng)輪轉(zhuǎn)速）、

風(fēng)速、功率等；

——系統(tǒng)可連續(xù)或周期性進行數(shù)據(jù)采集。

4.1.3振動監(jiān)測流程

2

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振動監(jiān)測流程包含：采集振動數(shù)據(jù)、時域處理、頻域處理、速度及包絡(luò)頻譜分析等流程，見圖2。

圖2振動監(jiān)測流程

4.2傳感器選擇

各類傳感器的基本參數(shù)見表1。傳感器的要求如下：

——具有統(tǒng)一規(guī)則的標(biāo)識，精度高、可靠性好，能在惡劣環(huán)境中應(yīng)用，且易于安裝和維修；

——高溫或強磁場環(huán)境振動狀態(tài)監(jiān)測應(yīng)選擇加速度傳感器；

——風(fēng)力發(fā)電機組滾動軸承和齒輪箱的狀態(tài)監(jiān)測應(yīng)選擇加速度傳感器；

——推薦采用ICP/IEPE加速度傳感器；

——采用多個傳感器，應(yīng)兼顧高低頻段振動。

表1各類傳感器的基本參數(shù)表

傳感器類型頻率范圍靈敏度測量范圍

通頻加速度振動傳感器10Hz～10kHz100mV/g0～80g

低頻加速度振動傳感器0.1Hz～1kHz500mV/g0～10g

5關(guān)鍵零部件監(jiān)測

5.1關(guān)鍵零部件監(jiān)測位置

風(fēng)力發(fā)電機組各個傳感器安裝于齒輪箱、軸承座、發(fā)電機、葉片、塔架上，監(jiān)測位置見圖3。

3

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標(biāo)引序號說明：

1——葉片；2——軸承座（1）徑向；

3——軸承座（1）軸向（選配）；4——軸承座（2）徑向；

5——軸承座（2）軸向（選配）；6——齒輪箱輸入端徑向；

7——齒輪箱輸入端軸向（選配）；8——內(nèi)齒圈垂直徑向；

9——內(nèi)齒圈水平徑向；10——齒輪箱輸出端徑向；

11——齒輪箱輸出端軸向（選配）；12——發(fā)電機驅(qū)動端徑向；

13——發(fā)電機驅(qū)動端軸向（選配）；14——發(fā)電機非驅(qū)動端徑向；

15——發(fā)電機非驅(qū)動端軸向（選配）；16——塔架。

圖3監(jiān)測位置

5.2齒輪箱狀態(tài)監(jiān)測

5.2.1監(jiān)測內(nèi)容

齒輪箱振動、齒輪磨損、點蝕、負荷過重、齒輪偏心、齒斷裂、軸承損傷等。

5.2.2監(jiān)測位置

在齒輪箱輸入端軸向、齒輪箱輸入端徑向、齒輪箱內(nèi)齒圈水平徑向、齒輪箱內(nèi)齒圈垂直徑向、齒輪

箱輸出軸軸向、齒輪箱輸出軸徑向位置安裝振動傳感器。傳感器安裝位置見表2。

表2傳感器安裝位置表

序號測點位置安裝位置方向位置傳感器要求

1齒輪箱輸入端輸入軸軸承端蓋軸向（選配）低頻加速度振動傳感器

2齒輪箱輸入端輸入軸軸承端蓋徑向低頻加速度振動傳感器

3齒輪箱內(nèi)齒圈內(nèi)齒圈外殼中心水平徑向通頻加速度振動傳感器

4

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序號測點位置安裝位置方向位置傳感器要求

4齒輪箱內(nèi)齒圈內(nèi)齒圈外殼中心垂直徑向通頻加速度振動傳感器

5齒輪箱輸出軸輸出軸軸承端蓋軸向（選配）通頻加速度振動傳感器

6齒輪箱輸出軸輸出軸軸承端蓋徑向通頻加速度振動傳感器

5.3主軸軸承狀態(tài)監(jiān)測

5.3.1監(jiān)測內(nèi)容

軸承振動（剝落、壓痕、銹蝕、裂紋、磨損）等。

5.3.2監(jiān)測位置

將低頻加速度振動傳感器安裝于軸承座上，傳感器安裝位置見表3。

表3傳感器安裝位置表

序號測點位置方向位置傳感器要求

1軸承座（1）軸向（選配）低頻加速度振動傳感器

2軸承座（1）徑向低頻加速度振動傳感器

3軸承座（2）（如有）軸向（選配）低頻加速度振動傳感器

4軸承座（2）（如有）徑向低頻加速度振動傳感器

5.4發(fā)電機狀態(tài)監(jiān)測

5.4.1監(jiān)測內(nèi)容

發(fā)電機振動（電機對中轉(zhuǎn)子偏心、碰磨以及發(fā)電機軸承的剝落、壓痕、銹蝕、裂紋、磨損以及其它

軸承故障）等。

5.4.2監(jiān)測位置

發(fā)電機驅(qū)動端軸向、發(fā)電機驅(qū)動端徑向、發(fā)電機非驅(qū)動端軸向、發(fā)電機非驅(qū)動端徑向，具體安裝位

置依發(fā)電機的結(jié)構(gòu)情況而定，但應(yīng)盡量靠近發(fā)電機的軸承部位。傳感器安裝位置見表4。

表4傳感器安裝位置表

序號測點位置方向位置傳感器要求

1發(fā)電機驅(qū)動端軸向（選配）通頻加速度振動傳感器

2發(fā)電機驅(qū)動端徑向通頻加速度振動傳感器

3發(fā)電機非驅(qū)動端軸向（選配）通頻加速度振動傳感器

4發(fā)電機非驅(qū)動端徑向通頻加速度振動傳感器

5

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5.5葉片狀態(tài)監(jiān)測（選配）

5.5.1監(jiān)測內(nèi)容

葉片斷裂、開裂、雷擊損傷、裂紋、葉片振動、風(fēng)輪整體振動。

5.5.2監(jiān)測位置

在葉片內(nèi)部位置距離葉尖1/3葉片長度處。

5.5.3傳感器類型

超低頻雙軸加速度振動傳感器、溫度傳感器。傳感器安裝位置見表5。

表5傳感器安裝位置表

序號測點位置方向位置傳感器要求

1葉片內(nèi)部距離葉尖1/3處超低頻雙軸加速度振動傳感器

2葉片內(nèi)部距離葉尖1/3處溫度傳感器

5.6塔架狀態(tài)監(jiān)測

5.6.1監(jiān)測內(nèi)容

塔架頂部X軸、Y軸兩個方向傾斜量（測量范圍±10°以上，測量精度0.01°），X軸、Y軸兩個方向晃

動位移（沿傳動鏈軸向方向為X軸）。

5.6.2監(jiān)測位置

塔架頂部、塔架底部。

5.6.3傳感器類型

低頻加速度振動、雙軸傾角傳感器。傳感器安裝位置見表6。

表6傳感器安裝位置表

序號測點位置方向位置傳感器要求

1塔架頂部內(nèi)壁低頻加速度振動傳感器

2塔架頂部（選配）內(nèi)壁雙軸傾角傳感器

3塔架底部中心位置雙軸傾角傳感器

6在線振動監(jiān)測數(shù)據(jù)采集

6.1采集器要求

數(shù)據(jù)采集器應(yīng)滿足以下要求：

——裝置采用分布式智能設(shè)計，每臺均為高性能的獨立組織單元；

6

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——各通道能獨立采樣，采樣不相互影響且可同步采樣；

——應(yīng)具有采集通道拓展能力，支持接入風(fēng)力發(fā)電機組的風(fēng)速、風(fēng)向、轉(zhuǎn)速、功率、扭矩等過程

量；

——應(yīng)具備振動采集功能；

——連接存儲設(shè)備，存儲至少一個月數(shù)據(jù)量；

——防護等級為IP54；

——工作環(huán)境溫度滿足標(biāo)準(zhǔn)NB/T31004技術(shù)條件要求；

——應(yīng)具有無線傳輸數(shù)據(jù)功能或提供無線傳輸I/O接口（選配）。

6.2振動測量設(shè)備

振動測量設(shè)備分為在線式和離線式兩種。在線式測量設(shè)備固定安裝于風(fēng)力發(fā)電機組上，能持續(xù)監(jiān)測

風(fēng)力發(fā)電機組的振動狀態(tài)，并自動記錄、傳輸測量數(shù)據(jù)與評估參數(shù)，也稱為振動狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)。

7數(shù)據(jù)采集

7.1數(shù)據(jù)采樣頻率

數(shù)據(jù)采集器按照一定的時間間隔對信號進行采樣，設(shè)定采樣頻率，通常選取為最大分析頻率的2.56

倍：

·····················································(1)

??

式中：?=?×2.56

——采樣頻率；

——最大分析頻率。

??

7.2?數(shù)?據(jù)采集參數(shù)

采樣頻率fs越高，采樣越密集，所得數(shù)據(jù)量越大，所得的數(shù)字信號越逼近原信號。本文件中通過提

前將標(biāo)準(zhǔn)值、警告限值輸入數(shù)據(jù)庫，設(shè)定區(qū)域界線，可對振動監(jiān)測結(jié)果采用不同顏色直觀顯示、輸出機

組的全部運行狀況信息。監(jiān)測結(jié)果內(nèi)容包括機組配置、關(guān)鍵部件運行狀態(tài)故障等級、時域分析及頻譜、

包絡(luò)圖等信息，依據(jù)運行狀態(tài)給出維護優(yōu)先等級。數(shù)據(jù)采集相關(guān)參數(shù)如下：

——采樣頻率：2560Hz、5120Hz、12800Hz、25600Hz；

——采樣間隔：100ms、1ms；

——采樣長度：1024、2048、4096、8192；

——采樣時間：0.32s、3.2s、6.4s、12.8s；

——頻率分辨率：0.1Hz、1Hz；

——譜線數(shù)：400、800、1600、3200；

——最大分析頻率:1000Hz、2000Hz、5000Hz、10000Hz。

8診斷結(jié)果反饋

8.1齒輪箱診斷結(jié)果反饋

7

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根據(jù)監(jiān)測結(jié)果頻譜圖，反映齒輪箱的振動特性，判斷齒輪運行狀態(tài)。齒輪磨損嚴重時，齒輪嚙合頻

率周圍會出現(xiàn)邊頻帶、齒輪固有頻率振動，邊頻帶幅值大小直觀反映磨損嚴重程度，邊頻帶組數(shù)越多，

磨損越嚴重。若同一嚙合頻率周圍出現(xiàn)多個邊頻帶，則參與嚙合的多個齒輪有異常。

8.2主軸軸承診斷結(jié)果反饋

利用加速度傳感器可以得到軸承沖擊力大小變化特征，經(jīng)分析軟件處理成頻譜信號后，得到軸承的

振動特征，顯示主軸軸承的運行狀態(tài)。原始沖擊振動信號較高，顯示主軸軸承的磨損、損傷、不平衡、

對中不良等狀況。

8.3發(fā)電機診斷結(jié)果反饋

結(jié)合振動監(jiān)測數(shù)據(jù)及運行轉(zhuǎn)速，通過數(shù)據(jù)分析軟件顯示的時域、頻域和趨勢，準(zhǔn)確定位故障部位、

故障類型及故障的嚴重程度。

8.4葉片診斷結(jié)果反饋

針對葉片在揮舞、擺動方向的振動，以及環(huán)境溫度、氣動噪聲、風(fēng)輪振動的不間斷測量及數(shù)據(jù)分析，

實現(xiàn)對葉片健康狀態(tài)評估。判斷葉片是否存在斷裂、開裂、內(nèi)部和表面損傷、風(fēng)輪氣動和質(zhì)量不平衡等。

8.5塔架診斷結(jié)果反饋

根據(jù)監(jiān)測結(jié)果頻譜圖判斷塔架的運行狀態(tài)，隨著塔架材料、焊接部位逐步疲勞劣化、連接緊固件松

動、塔架晃動與垂直度、基礎(chǔ)不均勻沉降、塔架傾斜與變形等因素，風(fēng)力發(fā)電機組傾斜程度會增大，周

期性載荷引起整機晃動也會增大，甚至激發(fā)風(fēng)力發(fā)電機組、塔架和基礎(chǔ)耦合下的整機共振。安裝在塔架

頂部、塔架底部的傳感器數(shù)據(jù)可監(jiān)測風(fēng)力發(fā)電機組在運行、停止?fàn)顟B(tài)下各監(jiān)測位置的動態(tài)傾斜角度，傾

角大小直接反映結(jié)構(gòu)強度、剛度以及塔架頂部在水平方向的實際位移擺幅。

9監(jiān)測預(yù)警

9.1警告限值

對于不同的風(fēng)力發(fā)電機組，應(yīng)設(shè)置警告限值。警告限值可根據(jù)基礎(chǔ)值設(shè)定不同的級別；同時可根據(jù)

實際情況進行修正。

9.2故障預(yù)警

依據(jù)風(fēng)力發(fā)電機組的運行狀態(tài)，安裝在風(fēng)力發(fā)電機組上的在線振動監(jiān)測系統(tǒng)，用于故障早期提前預(yù)

警，將事故隱患消滅在萌芽期。

8

ICS27.180

CCSF11

14

山西省地方標(biāo)準(zhǔn)

DB14/T2474—2022

風(fēng)力發(fā)電機組關(guān)鍵零部件在線振動監(jiān)測

指南

2022-06-14發(fā)布2022-09-15實施

山西省市場監(jiān)督管理局??發(fā)布

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1范圍

本文件提供了應(yīng)用在線振動監(jiān)測技術(shù)對風(fēng)力發(fā)電機組的關(guān)鍵零部件（齒輪箱、主軸軸承、發(fā)電機、

葉片、塔架）進行的運行狀態(tài)監(jiān)測方法及診斷結(jié)果反饋等方面的指導(dǎo)。

本文件適用于風(fēng)力發(fā)電場雙饋和半直驅(qū)式、單機額定功率在1.5MW及以上并網(wǎng)型水平軸風(fēng)力發(fā)電機

組關(guān)鍵零部件的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

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NB/T3