基于振动分析的风力发电机故障机理分析

风力发电机组工作环境恶劣、风速多变以及外部载荷不稳定，长期运行下机组内部部件很容易引发故障。其中机组主要故障包括齿轮箱故障，发电机故障和变频器故障等，本文主要研究对象为发电机故障。风电机组的发电机故障主要包括发电机振动过大、发电机轴承过热、发电机温度过高等类型。统计结果显示：造成这些故障的主要原因包括：定子绕组绝缘损坏、转子平衡效果差、轴承损坏等。其中主要故障类型及其百分比如下：风力机组中转轴故障（占4.3%）、转子故障（占7.64%）、轴承故障（占41.77%）以及其他故障[3]。

基于振动信号的轴承故障诊断，首先必须要根据轴承型号参数计算出轴承的故障特征频率。滚动轴承一般由滚动体、保持架、内圈和外圈四部分组成，当滚动体和滚道接触处出现一个局部故障时，系统会产生一个冲击信号。缺陷出现在轴承的不同部件时，接触点经过缺陷的频率是不相同的，这个频率就是滚动轴承的故障特征频率。一般情况下，滚动轴承外圈是固定不动的，内圈随着轴的旋转而旋转，滚动体的运动*为复杂，既随着保持架绕轴线公转，又绕着自身轴线自转，属于一种复合运动。滚动轴承故障特征频率公式计算如式（1）-（4）所示[4]。

以上关于特征频率的计算仅**于理想情况下，当轴承滚动体出现滑移，或者轴承存在制造误差和安装误差时，计算结果和实际结果会存在一定的偏差。

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