[發明專利]基于掃頻分析技術的風電機組軸承典型故障自動診斷方法

有效

• 申請號: 202011271218.2
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112393907B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 鄧巍;劉騰飛;郭靖;趙勇;汪臻;韓斌
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司;華能集團技術創新中心有限公司
• 主分類號: G01M13/045
• 分類號: G01M13/045
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發明公開了基于掃頻分析技術的風電機組軸承典型故障自動診斷方法,該方法針對風電機組軸承“元件局部損傷”和“跑圈”兩類典型故障，對軸承振動信號進行“掃頻”處理，獲得“掃頻頻譜”,在該譜圖中，以幅值最大點為參考，設置上下限，在該范圍內按照幅值大小依次識別出若干數據點，進而確定“目標頻率點”，與預先計算和確定的“故障頻率點”比對；通過一定的比對方法，計算機自動識別故障類型；最終結合相關國標中關于預警值和報警值的規定，輸出診斷結果和維護建議，完成自動診斷。本發明方法能夠自動地診斷出風電機組軸承“元件局部損傷”和“跑圈”故障，降低了對診斷工程師的依賴。

技術領域

本發明涉及風電機組軸承典型故障自動診斷技術領域，具體涉及基于掃頻分析技術的風電機組軸承典型故障自動診斷方法。

背景技術

已有專利技術“一種通過掃頻診斷設備故障的方法(專利號：ZL201711251747.4)”，對設備振動信號頻域上的頻率成分按照掃頻求和的方式，建立新的頻譜即“掃頻頻譜”，將具有周期性特征的信號在“掃頻頻譜”中突出，將沒有周期性特征的信號在“掃頻頻譜”中弱化，從而幫助分析人員快速準確的從復雜的頻率成分中找到故障頻率。如圖1所示，該技術實施步驟如下：

1)定義“倍頻游標族”。“倍頻游標族”為一組倍頻游標，游標數量在3～10之間，游標族內的游標成倍數關系。

2)確定“倍頻游標族”的變化范圍。根據譜圖和故障頻率的大致范圍，確定“倍頻游標族”基頻(1倍頻)游標的最小值和最大值。最小值可以為0Hz，也可設置為故障頻率下限值；最大值為譜圖上限頻率與游標數量之商。

3)掃頻。在原譜圖基礎上，“倍頻游標族”由基頻游標最小值開始，移動到最大值，移動間隔為該譜圖的最小分辨率。在每個移動位置上，“倍頻游標族”計算一次所有游標的幅值之和。

4)建立“掃頻頻譜”。以基頻游標掃過的所有頻率值為橫坐標，以每個對應掃頻位置“倍頻游標族”所有游標幅值之和為縱坐標，建立“掃頻頻譜”。

5)清除干擾頻率成分。找到原譜圖中幅值較大的隨機性頻率成分，將“掃頻頻譜”和原譜圖對比，清除干擾頻率成分。

6)確定故障頻率。在“掃頻頻譜”中，具有周期性的振動信號得到極大突出，從而快速、準確的確定故障頻率。

上述技術的缺點：該技術無法擺脫對分析人員的依賴，仍然需要分析人員進行人工分析，沒有實現對一些典型故障的計算機自動判斷和自動報警。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供基于掃頻分析技術的風電機組軸承典型故障自動診斷方法，是一種新的計算機自動識別風電機組軸承“局部損傷故障”和“跑圈故障”的方法，設計了一套完整、系統的計算機自動判斷和自動報警流程，并進行了實際驗證，準確診斷了多起風電機組軸承典型故障。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

基于掃頻分析技術的風電機組軸承典型故障自動診斷方法，包括如下步驟：

1)根據軸承尺寸信息和診斷經驗，確定“故障頻率點”

確定“故障頻率點”包括以下步驟：

(1)對于軸承元件局部故障，根據軸承幾何尺寸信息即軸承節徑、滾動體直徑、滾動體個數、接觸角和軸承所在軸的轉頻f_n，按照滾動軸承局部故障頻率計算公式，分別計算出內環故障頻率f_i、外環故障頻率f_o、滾動體故障頻率f_b和保持架故障頻率f_t；其中，f_n通過風電機組SCADA系統數據讀取或測量得到；