風(fēng)電機(jī)組在線故障診斷基礎(chǔ)分析方法研究

龐文會

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;信號

一、頻譜分析

頻譜分析反映了機(jī)組振動幅值隨振動頻率的變化情況。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，將同一個節(jié)點(diǎn)下多條數(shù)據(jù)的頻譜在一個圖形上顯示出來。（見圖2）它顯示了機(jī)組在某一段時間內(nèi)振動通道的各頻率成分的大小隨時間的變化趨勢，是一段時間內(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)時域波形的分析方法

1.時域波形

時域波形反映了采集的振動信號的幅值隨時間的變化情況，選中某一測量定義數(shù)據(jù)，即可得“時域波形”。波形上方有輔助信息，如測點(diǎn)路徑、測量值、測量時間等信息。（見圖3）此方法可以通過將當(dāng)前時域波形數(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。基準(zhǔn)數(shù)據(jù)須是同一個測量定義下的不同時間采集的數(shù)據(jù)信息。可以用時域指標(biāo)，即當(dāng)前波形數(shù)據(jù)的所有時域指標(biāo)對應(yīng)的指標(biāo)值進(jìn)行分析。

2.長時域波形

長時域波形記錄了一段時間內(nèi)的時域波形，相當(dāng)于數(shù)字磁帶記錄儀。選中某一測點(diǎn)下的長時域波形數(shù)據(jù)，即可查看“長時域波形”。對于長時域波形數(shù)據(jù)，可以選擇其中的任何一段進(jìn)行時域分析和頻譜分析，或設(shè)定好段長及時間間隔之后進(jìn)行整體的瀑布圖分析。選擇不同的段長，可以通過時域波形、頻譜分析對長時域波形里選擇的段長內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行時域、頻譜分析，且選擇的段長不能超出長時域波形的最大數(shù)據(jù)長度。在瀑布圖中按照段數(shù)據(jù)長度和間隔時間波形數(shù)據(jù)長度最長將長時域波形剪切幾段，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)的某個特征參數(shù)值一段時間內(nèi)的變化情況。趨勢分析功能不僅可以對振動的各個時域有量綱參數(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。可以將當(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，可以一次將一段時間內(nèi)數(shù)據(jù)，大于最小值的誤信號都取消。能夠顯示報警線，將測量定義設(shè)置的報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，就會顯示這個轉(zhuǎn)速區(qū)間對應(yīng)的振動趨勢。

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，多時域、多頻譜分析也是有關(guān)趨勢分析方法中一個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波形和多個頻譜之間的對比。

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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