风力发电机组变桨轴承状态监测与故障振动特征分析

摘要

变桨轴承是风力发电机组的关键部件，其服役状态直接影响发电机组的变桨性能，进而影响机组运行安全。由于长期承受大幅值交变载荷与随机风载，加之变桨低速特性，变桨轴承失效振动特征复杂且难以有效监测。为此，提出适用于变桨轴承的服役状态监测方案，以两台健康风机与一台异常风机为研究对象，开展现场试验并采集桨叶处于开桨、收桨工况下轴承的振动信号。进一步，基于时域平均方法与失效特征指标参量包括有效值、峰峰值、裕度与峭度对振动信号进行分析，实现变桨轴承服役状态的准确评估。结果表明：健康风机变桨轴承开桨与收桨时的振动加速度平稳，振幅均匀；异常风机变桨轴承开桨与收桨时的振动加速度差异较大，冲击特征明显。异常风机测得振动信号的有效值、峰峰值、裕度值、峭度值的最大值分别为0.32g、0.73g、27.5、8.4,相较于健康风机的结果0.01g、0.1g、7.8、3,分别增大了128.5%、461.5%、239.5%、162.5%。此外，轴承拆解发现异常变桨轴承上排、下排保持架均出现了拉压变形、划痕及磨损，验证了所提出监测方案可有效捕捉变桨轴承服役状态，且对应的失效特征指标参量能有效评估变桨轴承的运行状态。研究结果为风电变桨轴承的健康监测与智能运维提供数据支撑和方法指导。

关键词

变桨轴承 / 状态监测 / 失效特征指标 / 风力发电机组 / 试验研究