即使是齿轮箱HSS 或发电机轴承,由于振动加速度传感器的一致性难以掌控,又缺少共振抑制,加速度包络技术面临滤波器选择难题和包络采样失真问题,使得频谱幅值失真及频率混淆。
某公司研发了一种针对后期解调过程实施超高频采样和峰值保持的技术,有效改善了包络频谱的幅值失真问题,但仍难免加速度传感器对微弱的弹性波响应不足的先天缺陷。[3]
同样是“共振解调技术”,利用传感器共振调制来获取冲击脉冲信号的方法,显然具有“先天优势”。设计独特的冲击脉冲传感器,对波阵面的响应相当灵敏,即使冲击十分微弱,均可激发传感器的32kHz 共振,并输出信号。这使得冲击脉冲技术可以探知更早的轴承损伤。同时严格校核的共振放大,确保了冲击读数的准确。超过40 年的成功应用,使这一技术广
受赞誉。
冲击脉冲技术的另一个优势是简单易懂的读数。通过对每秒钟内发生的几百上千个冲击的有效获得和数理统计,得到峰值HDm 和地毯值HDc,并归一化了冲击的“绿黄红”报警阀值。HDm 是高幅度、低发生率的冲击指标,代表着轴承损伤的状态;HDc 是低幅但高发的冲击指标,反映了润滑状态。这是具有突破性意义的。对两个指标的长期监测,不但能提前数月发现早期损伤,还可以及时发现润滑不良的轴承,通过改善润滑以提高轴承寿命。
针对某风电场发电机轴承的频繁失效问题,进行现场测试。图1 是发电机驱动端轴承的冲击指标。每次机组启动,HDm/HDc 两个参数均处于黄色预警区,这是典型润滑不良的信号;经过两三小时的运转,油膜才得以充分建立,HDm/HDc 降低到绿色安全区。但停机之后再重新启动,状态依旧。由此我们可以得知,除了抱闸冲击之外,润滑不良是高速轴轴承的又一威胁。这是温度监测或振动分析都难以发现的问题。
2.2 超低转速诊断技术
OIS 监测系统配备了最新的超低转速诊断技术,包括对传感器、信号处理电路、软件分析方法的一系列革新。
专门为超低转速轴承而设计的高灵敏度冲击脉冲传感器,将探测范围拓展至- 40dB(标准冲击的1%)的微弱弹性波,同时严格标定了共振带宽。后期处理单元采用更优化的共振抑制电路、数字带通滤波,以及高达24 位的A/D 转换,大幅提升了信噪比。
超低转速诊断技术的核心是突破传统采样定律的超长周期高速采样及一系列革新的后期处理算法,包括数字包络、100kbps 高速包络采样、正态分布干扰滤除、征兆增强技术等。这使得超低转速诊断技术不但具备冲击脉冲传感器的“先天优势”,还成功弥补了传统包络解调的“后天不足”。 同时,采用转速跟踪与分数抽取的阶比技术,是解决非稳态诊断(风电机组转速不断变化)的必要手段。[4]