风电大部件故障诊断基础知识：振动、噪声、温度、探伤

一、描述故障的特征参量

1、设备或部件的输出参数

设备的输出与输入的关系以及输出变量之间的关系都可以反映设备的运行状态。

2、设备零部件的损伤量

变形量、磨损量、裂纹以及腐蚀情况等都是判断设备技术状态的特征参量。

3、设备运转中的二次效应参数

主要是设备在运行过程中产生的振动、噪声、温度、电量等，设备或部件的输出参数和零部件的损伤量都是故障的直接特征参量。而二次效应参数是间接特征参量。使用间接特征参量进行故障诊断的优点是可以在设备运行中并且无需拆卸的条件下进行。不足之处是间接特征参量与故障之间的关系不是完全确定的。

二、故障诊断的实施过程

1、状态监测

通过传感器采集设备在运行中的各种信息，将其转变为电信号或其它物理量，再将获取的信号输入到信号处理系统进行处理。

2、分析诊断

根据监测到的能够反映设备运行状态的征兆或特征参数的变化情况或将征兆与模式进行比较，来判断故障的存在、性质、原因和严重程度以及发展趋势。

3、治理预防

根据分析诊断得出的结论确定治理修正和预防的办法，状态监测是故障诊断的基础和前提；故障诊断是对监测结果的进一步分析和处理，诊断是目的。

三、振动测量

根据能否用确定的时间关系函数来描述，振动分为确定性振动和随机振动。

1、振动的基本参数

振幅：振动体或质点距离平衡位置的幅度。

频率：每秒振动的次数，单位用Hz表示。

周期：振动一次所需要的时间，频率和周期互为倒数。

相位：表示振动部分相对其他振动部分或固定部分所处位置。

振动位移：对时间的一阶导数是速度、速度对时间的一阶导数是加速度。

加速度：对时间积分得速度、速度对时间积分得位移。因此，位移、速度、加速度这三者，只要测得其中之一，即可通过微分积分的关系求出另外的两个物理量。

2、常用的测振传感器（结构和应用）

压电加速度传感器是基于压电晶体的压电效应工作的，压电式加速度计无需外电源，属于能量转换型传感器。它由压紧弹簧、质量块、压电晶片和基座等部分组成，其中压电晶片是加速度计的核心，压电晶体输出电荷与振动的加速度成正比，灵敏度高且稳定。

磁电速度传感器是基于磁电感应工作的，无需外电源也属于能量转换型传感器。由磁钢、线圈、阻尼环、弹簧片、芯轴、壳体和输出线组成。当传感器随被测系统振动时，传感器线圈与磁场之间产生相对运动，切割磁力线而产生感应电动势，从而输出与振动速度成正比的电压。

振动位移信号通常采用涡流位移传感器提取。由线圈、壳体和引线组成。它基于金属体在交变磁场中的电涡流效应工作。工作时，将传感器顶端与被测对象表面之间的距离变化转换成与之成正比的电信号。这种传感器不仅能测量一些旋转轴系的振动、轴向位移，还能测量转数。涡流位移传感器属于非接触式测量，但需要外电源，属于能量控制型传感器。

3、异常振动分析方法

振动总值法：通过传感器直接测量，以表格或图形表示趋向，并对照“异常振动判断基准”判别设备工作是否正常。

频率分析法：把测量的振动信号取出进行频率分析，再将频谱图与正常谱图比较，可以找出振源、部位和严重程度。

傅立叶变换的目的是将时域信号转变为频域信号。在时域信号中，横坐标是时间；在频域信号中，横坐标是频率或圆频率。频率分析仪是一种将时域信号转变为频域信号的仪器。

频率分析仪可以将振动信号的波形分解为各个频率的分量，获得信号的频率结构和组成信号的各个谐波的幅值、相位，从而确定信号特征。

振动脉冲测量法：主要用于滚动轴承的测量，以振动峰值作为判断依据。

四、噪声测量

噪声：不规则的机械振动在空气中引起的振动波。

声压级、声强级和声功率级，是噪声强弱的客观量度，频率或频谱表示噪声的成分，也可以用主观的感觉，例如响度进行测量。

1、噪声的物理量度

声压：声波传播时，空气质点随之振动所产生的压力波动出现的压强增量（Pa）。

声压级（dB）：声压与基准声压之比的以10为底的对数的20倍。

声强：单位时间内，单位面积上的声波能量--声强（W/