ICS 27．180F11备案号：33240—201 1N B 中华人民共和国能源行业标准NB／T 31004—2011风力发电机组振动状态监测导则Guidelines for vibration condition monitoring and diagnose of wind turbine generator201 1—08—06发布 2011—11—01实施国家能源局 发布NB，T 31004—2011目次前言 -引言- ． 1范围 -2规范性引用文件ⅡⅢ-．1 3术语和定义· 4振动状态监测系统 5传感器- 一 6振动状态监测系统技术条件- o屯■o 7测量与评估 附录A(资料性附录)振动监测流程图 附录B(资料性附录)振动值评估方法一 附录C(资料性附录)常见故障原因及其对应的特征频率o■馆qNB，T 31004—2011刖置本标准由国家能源局提出 本标准由能源行业风电标准化技术委员会归口 本标准起草单位：中能电力科技开发有限公司 本标准主要起草人：申烛、周继威、张宝全、盛迎新、夏晖、岳俊红、孟凯锋本标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心(北京市白广路二条 一号，l00761)。
ⅡNB，T 31004—2011引言风力发电机组(以下简称“风电机组”)振动状态监测是根据所监测风电机组类型，选择不同的监 测部位，监测风电机组振动状态的改变，评估风电机组的状态，早期发现并跟踪设备故障的一种方法编写本标准的目的是为风电机组振动状态监测设备生产单位、安装单位、使用单位、认证机构及相 关技术人员提供相应的规范和指导ⅢNB／T 31004—2011风力发电机组振动状态监测导则1范围 本标准规定了风电机组振动状态监测系统类型、传感器安装原则、测量类型和测量值、振动状态监 测系统技术条件、振动值评定以及信号处理和分析方法 本标准适用于单机容量大于或等于1．5Mw的水平轴风力发电机组其他的风电机组可根据自身特点参照使用2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件GB／T 19873．1—2005机器状态监测与诊断振动状态监测第1部分：总则GB／T 19873．2—2009机器状态监测与诊断振动状态监测第2部分：振动数据处理、分析与描述IEC 6185ff--2002 Communication networks and systems in substations3术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。
31 故障维护breakdown maintenance风电机组失效后再进行的维修3．2 状态维修condition．based maintenance根据风电机组状态确定的维修3．3 状态监测condition monitoring检测和采集反映风电机组状态的信息和数据3．4诊断diagnostics 为确定故障或失效的性质(种类，状况，程度)，而检查症状和症候群3．5 失效failure丧失完成某项规定功能的能力3．6 故障fault当风电机组的一个部件或组件劣化，或出现反常状态，可能导致风电机组失效时，部件所处的状态 3 7 报警alarm当遇到选定参数或其逻辑组合异常，要求采取纠正动作时，用于通知人员而设计的运行信号或1NB，T 31004—2011信息3．8 预警alert当遇到选定参数或其逻辑组合异常，要求更加关注时，用于通知人员而设计的运行信号或警告信息3．9 征兆sign 信号的特征参数，表明状态的相关信息3．10 振动信号vibrafion signal对某一系统振动所包含全部频率分量的度量3 11 频域frequency domain以频率为度量物理量3．12 时域time domain以时间为度量物理量。
3．13 多通道分析cross-channel analysis 使用两个或更多输入通道的分析仪，实现相位、相关性和传递函数计算等功能3．14 基准baseline单个或一组描述符，提供风电机组在各种过程下正常状态的基准3 15 瀑布图waterfall相对时间或转速的三维多频谱显示4振动状态监测系统4 1振动状态监测系统类型 振动状态监测系统分为固定安装系统、半固定安装系统和便携式系统4．1 1固定安装系统 系统传感器、数据采集装置采用固定安装方式数据采集可连续或周期性采集固定安装系统通常用于具有复杂监测任务的风电机组 4．1．2半固定安装系统 系统传感器采用固定安装方式，数据采集装置采用非固定安装方式，仅在采集数据时连接数据采集为周期性采集 4．1．3便携式系统 系统传感器和数据采集装置均采用非固定安装方式，数据通过便携式数据采集仪采集数据采集为周期性采集 4．1．4系统选择原则 a)海上风电机组应选择采用固定安装系统； b)陆上2MW以上(含2Mw)风电机组应选择采用固定安装系统； c)陆上2MW以下风电机组可选择半固定安装系统或便携式系统；d)风电机组质保期满进行验收时，应出具风电机组振动状态监测系统提供的振动状态报告。
2NB，T 31004—20114．2状态监测流程 风电机组振动状态监测流程包括振动预测试、振动监测技术选择、振动基准测试、振动常规测试等 过程 风电机组振动状态监测数据采集应同时记录转速、风速、功率等参数 振动监测流程图参见附录A5传感器5．1传感器类型 振动状态监测可采用以下三种类型的传感器： a)加速度传感器； b)速度传感器； c)位移传感器 5，2传感器选择5．2．1加速度传感器 5．2．1．1高温或强磁场环境振动状态监测应优先选择加速度传感器5．2．1．2风电机组滚动轴承和齿轮箱的状态监测应选择加速度传感器5．2．2速度传感器 风电机组机舱和塔架的状态监测应选择加速度或速度传感器5．2．3位移传感器 风电机组主轴轴向位移的状态监测应选择位移传感器5．3传感器位置 5．3．1典型风电机组传感器位置 风电机组监测系统所需的最少测量点见表l表1 风电机组监测系统所需的最少测量点风电机组部件 每个部件需要的传感器支数安装方向 频率范围 支Hz主轴承 l径向0．1～1000．1～100(行星齿轮，中问轴轴承) 齿轮箱(若有)3 径向10～10 000(高速轴轴承)发电机轴承 2径向10～10 000机舱 2轴向及横向 0．1～100塔架上部 2轴向及横向 0．1～|005．3．2传感器方向和标识5．3．2．1应建立统一的设备和铡量点命名规则。
5．3．2．2便携式系统传感器安装时应清楚标识传感器位置，以保证在持续测量期间位置的可重复性 5，4传感器安装 安装固定传感器应采用刚性机械紧固方式传感器安装表面应光滑、平整和清洁当刚性机械紧固方式不便采用时，可使用黏结剂或磁座安装方式6振动状态监测系统技术条件6．1正常使用条件 a)传感器工作环境温度：．40℃～+125 4C3Nil／T 31004—2011b)检测单元工作环境温度：--40“C～+70℃ c)最高月平均相对湿度：95％(25℃，产品内部既不应凝露，也不应积水) d)大气压力：80l【Pa～110kPae)交流工作电源： 1)额定电压：220×(1±15％)V； 2)频率：50Hz±0．5Hz； 3)谐波含量：小于5％f)监测系统应能承受地电位升高引起的电压：不低于2000V 6．2储存、运输极限环境温度 装置的储存、运输允许的极限环境温度为-45℃～+85“(2 6．3检测单元 6．3．1概述 检测单元位于风电机组机舱内，实现所监测参数的采集、信号调理、模数转换和数据的预处理功能6．3 2不确定度 传感器测量不确定度应在±1％以内，检测单元不确定度应在±2％以内。
6．3．3频率范围 传感器的线性频率范围一般应覆盖从0．2倍最低旋转频率到3．5倍所关注的最高信号频率(一般不超过40kHz) a)加速度传感器频率范围：0．1Hz～30kHz： b)速度传感器频率范围：1Hz～2kHz； c)位移传感器频率范围：0～10kHz6．3．4绝缘怪麓 在正常试验大气条件(环境温度：+15“C～+35℃；相对湿度：30％～60％：大气压力：86kPa--106kPa)下，检测单元的带电部分，如电源、信号和数据输入回路与非带电金属及外壳之间，以及电气 无联系的各电路之间，绝缘性能应满足6,3．4．1～6．3．4．3的要求6．3，4．1绝缘电阻 在正常试验大气条件下，不同额定电压等级的各回路绝缘电阻应不小于表2中的规定值表2各回路试验绝缘电阻要求额定工作电压绝缘电阻要求(测量仪器电压500v) V MQ<60≥loo≥60且≤250≥1006．3．4．2工频电压耐受能力 在正常试验大气条件下，各回路试验电压要求见表3表3各回路试验电压要求被试回路 额定工作电压 试验电压 试验时间 VV电源回路一外壳与地60～2502000 1信号回路 <60500 14NB／T 31004—20116 3．4．3冲击电压耐受能力 在正常试验大气条件下，检测单元的信号回路、电源回路、数据输入回路对外壳及地之间，以及各N路2．fBq，应能承受1．2／50,us的标准雷电冲击电压试验。
当额定工作电压大于60V时，开路试验电压为 5kV：当额定工作电压不大于60V时，开路试验电压为lkV6．3．5环境适应性能 6．3．5．1耐温度变化性能 检测单元应能承受温度变化试验，低温为一10C，高温为+50℃，暴露时间为2h，温度转换时间为3min，温度循环次数为5次’ 6．3 5．2耐湿热性毹 检测单元应能承受规定的恒定湿热试验试验温度+40“C±2℃、相对湿度(934-3)％，试验时间 为48h6．3．6电磁兼容性能 检测单元应满足下列试验项目要求： a)静电放电抗扰度：试验等级／电压为4级，4-8kV(接触放电)或±15kV(空气放电) b)射频电磁场辐射抗扰度：试验等级／电场强度为3级，10V／m c)电快速瞬变脉冲群抗扰度：试验等级／电压为4级，“4“4kV d)浪涌(冲击)抗扰度：试验等级／电压为4级，4-4kVe)射频场感应的传导骚扰抗扰度：试验等级／电压为3级，10V f)工频磁场抗扰度：试验等级／磁场强度为5级，100A／m g)脉冲磁场抗扰度：试验等级／磁场强度为5级，1000A／m h)阻尼振荡磁场抗扰度：试验等级／磁场强度为5级，100A／mi)电压暂降和短时中断抗扰度：电压暂降和短时中断为60％额定电压，持续时间10个周波。
6．3．7机械性能 检测单元应能承受严酷等级为I级的振动(正弦)响应能力试验、振动耐久能力试验、冲击响应能力试验、冲击耐久能力试验和碰撞试验在试验期间装置应正常工作试验后，无紧固件松动及结构损 坏，在技术要求限值内功能应正常6．3．8外壳防护性能 主站单元外壳的防护性能应符合IP51级要求，检测单元和通信单元的外壳防护性能应符合IP55级要求6 4通信单元 通信单元位于机舱或塔筒底部，实现监测数据的传输6．5主站单元 主站单元应具备数据通信、监测装置对时、数据浏览、报警、报表、远程通信等功能，主站单元与 其他系统通信符合IEC 61850标准7测量与评估7．1基准测量 应以风电机组运行在并网状态时测量的振动数据作为基准 新风电机组和大修后风电机组应在磨合期结束后再采集基准数据 7．2振动值评估方法 振动值评估方法参见附录B 评估准则为：a)风电机组振动幅值在正常范围内5NB，T 31004—20111)当幅值没有明显变化时，不采取措施2) 当振动增大，增加率为接近线性，而且预计在下次监测之前，幅值不会超过正常范围上限 值时，不采取措施 3)当振动增大，增加率为接近线性，而且预计在下次监测之前，幅值将超过正常范围。