- 风电机组Siemens Gamesa SG 3.4-132型号叶轮不平衡故障案例
- 1. 现象描述：
- 某风电机组为Siemens Gamesa SG 3.4-132型号，额定功率为3.4 MW，采用三叶片风轮，风轮直径132米。机组的主要部件包括：叶轮（3叶片设计）、主轴（包含低速轴和高速轴）、齿轮箱（包括行星轮和两级齿轮系统）以及发电机（包括输入轴）。在风速约为9 m/s时，机组处于正常运行工况，叶轮转速为18 rpm，主轴转速为1.8 rpm，负载接近额定值。机舱温度保持在25°C左右，叶根温度稳定在30°C。振动监测系统采集到的数据显示，垂直径向（Y轴）振动幅值为1.6 mm/s，水平径向（X轴）振动幅值为0.4 mm/s，轴向（Z轴）振动幅值为0.5 mm/s。在频谱分析中，基频（叶轮转速）为0.3 Hz，而2倍转速频率（0.6 Hz）在垂直方向的振动幅值显著增加，尤其是在叶根区域的振动较为强烈。
- 2. 诊断过程：
- 为了进一步确认叶片是否存在不平衡故障，运用了振动监测系统的时域分析和频谱分析功能。在频谱图中，Z轴（轴向）方向的主频峰值出现在0.3 Hz，且在0.6 Hz（2倍转速频率）处出现了明显的振动增幅，这与叶片不平衡故障的特征一致。同时，振动幅度在Y轴方向（垂直径向）出现了异常增高，说明振动的来源可能主要来自于叶轮的不平衡。为了排除齿轮箱和发电机的故障，检查了低速轴、高速轴以及行星轮的振动频率，未发现明显的异常成分，这进一步支持了叶片不平衡的诊断。
- 3. 诊断结论：
- 根据频谱分析结果，结合振动幅值和频率特征，确认该风电机组的叶片存在不平衡故障。主要表现为：1) 在垂直径向（Y轴）方向出现明显的2倍转速频率峰值；2) 振动幅值在Z轴（轴向）方向较高，但在X轴方向较为平稳；3) 未发现齿轮箱或发电机相关部件的异常振动特征。综合来看，故障很可能是由于叶片质量不均匀或外部因素（如积尘、结冰、腐蚀）引起的叶片不平衡，导致振动加剧。
- 4. 排查建议：
- 为了彻底解决叶片不平衡问题，建议采取以下排查和修复措施：1) 实地检查叶片，检查是否存在破损、裂纹或积尘、结冰等外部因素影响，确保叶片的对称性；2) 动平衡测试，通过专业设备对叶片进行动平衡调整，减轻不平衡造成的振动；3) 进一步监测，在调整后继续监测机组的振动数据，尤其是垂直径向和轴向方向的振动，确保问题得到解决；4) 定期检查主轴轴承和齿轮箱的振动，排除其他潜在的故障源。通过这些措施，可以有效地缓解叶片不平衡对机组运行的影响，提高风电机组的可靠性和发电效率。
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