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2022

风力发电机传动链监测系列：风电齿轮箱高速轴窜轴分析

部分风电齿轮箱高速轴有轴向窜动的问题，还算比较多见的（这其实是句废话：相对传统行业的增速/减速箱，风电齿轮箱哪种问题不多发呢？问题不多的还是风电齿轮箱么？不光高速轴窜，行星架、行星轮轴承窜动都见过啦）。

小编见过高速轴轴窜最严重的情况，是高速刹车盘直接撞上高速刹车夹，生生被按在刹车夹上磨削了2~3mm，没着火烧了机舱就算是万幸。关键是这种情况，都监控到好几回了。当然，轴窜也不都是那么极端和严重，也有挺温和的。

下面是一个发生在2021年底的监控案例，拿它出来写是基于以下几个考虑：

1、大概上上周，老东家有两位老同事，分别电话我问半直驱和双馈机型能不能监控高速轴窜动问题。如果能，方案怎么做？；

2、之前陆陆续续的，有一些风电客户也都问过我这个高速轴窜轴问题；

3、昨天跟一位在外资轴承企业的朋友聊天时，又聊到了这个问题；

4、最关键的是，昨晚写代码和测试代码搞太晚了，脑子一清醒就容易睡不着。总得找点事情做；

在进行数据分析前，我先阐述一下我完整的10年下来过万台风力发电机监控分析的核心体会，这也是我风电传动链监控的核心思路：

首先，我们应该非常清晰的知道并且承认：每一台风电齿轮箱（记住是每一台）在20年寿命期内，是一定会有机械磨损问题发生的。严重的就齿轮崩/裂/断，或者轴承严重磨损，甚至结构完整性破坏等；轻微的就是划痕、压痕等。因此，对于新的齿轮箱，大家的重点往往在波形频谱包络等，以发现故障问题为主。这个当然没错，早点发现问题总是好事。但，发现后呢？下架换了么？显然不现实。不处理不关心么？好像也不妥。

等齿轮箱用个十年八年，基本每一台或多或少都有机械磨损问题时，还是一直波形频谱包络来分析么？手动的人工分析能有多少精力来做？不夸张的说，小编我曾经有过三四年时间每个月要分析一千多将近两千台的风力发电机传动链，当然发现过很多的问题，也练就了金晶火眼，并迅速成为了行业这方面的分析专家。但，我能三四年的时间这么来分析，我能坚持十年或者二十年这么个分析模式么？

显然不能，也不现实。随着年龄增加，精力已经明显比不上几年前了，这么高强度的分析工作显然不再吃得消了。

因此，引出核心思路：有效监控，才是王道。如何定义有效的监控，不在本文细述，但看完本文，看客朋友们应该可以有个初步的认识。

下面正式开始做分析，并对比高速轴的径向和轴向测点：

A、趋势监控

请注意看，合适的监控指标，是可以在趋势上体现振动变化的。而且明显的振动变化，也必须设计合适的指标体系来进行监控。注意：是指标体系，不是单一的指标；

精细的趋势监控，必须是点对点。不同机型划相同的报警线、同一机型不同的个体划相同的报警线、同一个个体不同的测点划相同的报警线，所有的这些，统统都不是精细趋势监控，都不符合小编心中的有效监控的理念。不炫耀的说一句：小编努力了10年，监控着的过万台设备，都是严格执行点对点趋势监控的。

要说明的是：下述的两个趋势图上，都分别用蓝色椭圆和绿色方框圈起了一些数据。其中，蓝色椭圆内只有一个点，经小编肉眼的波形频谱分析等，明确这是奇异点，因此圈起来避免看客对突发高点的疑问。绿色方框内的，是故障发生时的有效数据。可以看到，该特定指标，在故障发生时，明显的轴向测点增加幅度比径向测点大得多。按点对点监控的理念，轴向测点已经接近二级报警线了，径向测点才只有个别点刚过一级报警线，甚至故障后期发生振动特性退化时，径向测点已经回落到一级报警线以内解除报警状态了，而轴向测点还维持在有效的报警状态中。简单的趋势和比对，就可以有个初步看法：振动导致的问题应该以轴向为主。

B、波形频谱图分析

趋势发生有效报警后，才触发提示需人工介入进行详细分析。选取了故障时刻的一条数据，对高速轴轴向和径向测点进行频谱（阶次谱）比对分析。可见，图上都是明显的机械松动特征，但轴向测点的信号形式表明轴向方向敏感到了更加明确的冲击问题。

齿

轮

箱

高

速

轴

向

测

点