摘 要：通過狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術的有效實施，實現(xiàn)基于可靠性的設計改造與運行維護，從而使風電機組提高運行效率，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)安全運行。
　　關鍵詞：可靠性；預知維修；加速度包絡技術；潤滑狀態(tài)監(jiān)測；超低轉(zhuǎn)速診斷技術

　　0 引言
　　即使是久負盛名的風電軸承制造商，也不能百分之百保證自己的高品質(zhì)軸承可以在風電場運行20 年而安然無恙。安裝、潤滑、密封、運行環(huán)境、運轉(zhuǎn)狀態(tài)等，都將是縮短軸承壽命，甚至造成損傷的致命因素。
　　經(jīng)過幾年跨越式的發(fā)展，風電場業(yè)主開始將目光冷靜地聚焦在他們運轉(zhuǎn)多年的風電機組機的運行效率上。早期設計、制造缺陷的接連暴露，帶來不斷超出預算的維修費用。
　　同時逐漸增多的非計劃停機或事故停機時間，令可用利率大幅降低，直接導致利潤下滑。
　　某齒輪箱維修企業(yè)曾表示，即使?jié)M足了VDI 的標準，其維修后的齒輪箱仍被業(yè)主拒收，原因是被檢測出存在隱患。毫無疑問，無論是對于風電場業(yè)主、制造商還是運維服務商，狀態(tài)監(jiān)測成為提高可靠性和運營效率的必由之路。
　　鐵姆肯公司將狀態(tài)監(jiān)測技術應用在其風電研發(fā)中心的測試臺上，并將這一技術融入到服務工程中，通過磨合監(jiān)測，找到潛在隱患及高發(fā)故障的根源，指導有效的設計改進；通過出廠檢驗，避免不合格部件及不良的安裝；通過運行監(jiān)控，實現(xiàn)從預知維修到可靠性維護的邁進，大幅提升可利用率；通過根源分析，找到故障的高發(fā)部位部件，通過改進提高整體可靠性。
　　一份多年前的調(diào)查報告稱，對海上風電場實施狀態(tài)監(jiān)測，平均可為每臺機組帶來34 萬元人民幣的收益，并可將可利用率提升到95%。當時的直接收益已是投資的幾倍，如今對于大兆瓦級機組而言，狀態(tài)監(jiān)測的投資回報率將更為可觀。[1]
　　1 風電機組狀態(tài)監(jiān)測的難點
　　狀態(tài)監(jiān)測技術，尤其是振動分析技術，已在國內(nèi)應用數(shù)十年，并在冶金、電力、石化、造紙等多個行業(yè)成熟應用。
　　然而對于風電行業(yè)，技術的應用卻面臨難題。某風電設備制造商設立專門的質(zhì)檢監(jiān)測部門已近10 年時間，但在風電場是否實施整體在線監(jiān)控項目的抉擇上，仍踟躕不前。因為經(jīng)過多年的實踐檢驗證實，大多數(shù)在其他行業(yè)行之有效的監(jiān)測技術及手段，在風電設備上卻難以實現(xiàn)有效監(jiān)測。
　　這源于風電設備自身的特性：非剛性支撐、主軸超低轉(zhuǎn)速、非穩(wěn)態(tài)運行，以及復雜的齒輪結(jié)構(gòu)和電機設計。對于超低轉(zhuǎn)速滾動軸承早期損傷的預知，一直被業(yè)界公認為世界性難題。更何況運轉(zhuǎn)在隨風擺動的機艙中，工況不斷變化，偏航、變槳及其他干擾頻繁發(fā)生。操作者甚至希望在變速變載狀態(tài)下，實現(xiàn)對傳動鏈各個部件的智能報警及專家診斷。但如果沒有有效的監(jiān)測手段，一切就無從談起。
　　2 優(yōu)化解決方案
　　運用最新的技術及監(jiān)測系統(tǒng)，通過時刻探查軸承及風電機組的運轉(zhuǎn)情況，經(jīng)過幾年的實踐檢驗及一系統(tǒng)的技術革新，專為風電設備研發(fā)的新一代集成式OIS 在線監(jiān)測系統(tǒng)，被證實行之有效。
　　2.1 沖擊脈沖技術
　　傳統(tǒng)的加速度包絡技術在風電機組監(jiān)測上存在困難，這與其測試原理有關。軸承運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的沖擊信號引發(fā)波陣面在結(jié)構(gòu)體內(nèi)部傳播，激發(fā)機構(gòu)體各部位的共振。加速度包絡技術是通過獲取這一共振信號來實施分析。低轉(zhuǎn)速的主軸軸承、齒輪箱LSS 軸承產(chǎn)生的沖擊十分微弱，激發(fā)結(jié)構(gòu)體的共振也相當微弱。這要求傳感器的靈敏度大幅提升，同時后期的處理單元必須選擇正確的濾波放大器，從紛繁劇烈的低頻振動中抽絲剝繭出微弱的共振信號。受到這種嚴苛條件的限制，使得低于50r/min 的設備，成為常規(guī)振動分析的禁區(qū)。[2]