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摘 要：通过状态监测与故障诊断技术的有效实施，实现基于可靠性的设计改造与运行维护，从而使风电机组提高运行效率，实现优质安全运行。
关键词：可靠性；预知维修；加速度包络技术；润滑状态监测；超低转速诊断技术
0 引言
即使是久负盛名的风电轴承制造商，也不能百分之百保证自己的高品质轴承可以在风电场运行20 年而安然无恙。安装、润滑、密封、运行环境、运转状态等，都将是缩短轴承寿命，甚至造成损伤的致命因素。
经过几年跨越式的发展，风电场业主开始将目光冷静地聚焦在他们运转多年的风电机组机的运行效率上。早期设计、制造缺陷的接连暴露，带来不断超出预算的维修费用。
同时逐渐增多的非计划停机或事故停机时间，令可用利率大幅降低，直接导致利润下滑。
某齿轮箱维修企业曾表示，即使满足了VDI 的标准，其维修后的齿轮箱仍被业主拒收，原因是被检测出存在隐患。毫无疑问，无论是对于风电场业主、制造商还是运维服务商，状态监测成为提高可靠性和运营效率的必由之路。
铁姆肯公司将状态监测技术应用在其风电研发中心的测试台上，并将这一技术融入到服务工程中，通过磨合监测，找到潜在隐患及高发故障的根源，指导有效的设计改进；通过出厂检验，避免不合格部件及不良的安装；通过运行监控，实现从预知维修到可靠性维护的迈进，大幅提升可利用率；通过根源分析，找到故障的高发部位部件，通过改进提高整体可靠性。
一份多年前的调查报告称，对海上风电场实施状态监测，平均可为每台机组带来34 万元人民币的收益，并可将可利用率提升到95%。当时的直接收益已是投资的几倍，如今对于大兆瓦级机组而言，状态监测的投资回报率将更为可观。[1]
1 风电机组状态监测的难点
状态监测技术，尤其是振动分析技术，已在国内应用数十年，并在冶金、电力、石化、造纸等多个行业成熟应用。
然而对于风电行业，技术的应用却面临难题。某风电设备制造商设立专门的质检监测部门已近10 年时间，但在风电场是否实施整体在线监控项目的抉择上，仍踟蹰不前。因为经过多年的实践检验证实，大多数在其他行业行之有效的监测技术及手段，在风电设备上却难以实现有效监测。
这源于风电设备自身的特性：非刚性支撑、主轴超低转速、非稳态运行，以及复杂的齿轮结构和电机设计。对于超低转速滚动轴承早期损伤的预知，一直被业界公认为世界性难题。更何况运转在随风摆动的机舱中，工况不断变化，偏航、变桨及其他干扰频繁发生。操作者甚至希望在变速变载状态下，实现对传动链各个部件的智能报警及专家诊断。但如果没有有效的监测手段，一切就无从谈起。
2 优化解决方案
运用最新的技术及监测系统，通过时刻探查轴承及风电机组的运转情况，经过几年的实践检验及一系统的技术革新，专为风电设备研发的新一代集成式OIS 在线监测系统，被证实行之有效。
2.1 冲击脉冲技术
传统的加速度包络技术在风电机组监测上存在困难，这与其测试原理有关。轴承运转产生的冲击信号引发波阵面在结构体内部传播，激发机构体各部位的共振。加速度包络技术是通过获取这一共振信号来实施分析。低转速的主轴轴承、齿轮箱LSS 轴承产生的冲击十分微弱，激发结构体的共振也相当微弱。这要求传感器的灵敏度大幅提升，同时后期的处理单元必须选择正确的滤波放大器，从纷繁剧烈的低频振动中抽丝剥茧出微弱的共振信号。受到这种严苛条件的限制，使得低于50r/min 的设备，成为常规振动分析的禁区。[2]
