风电行业风机振动状态监测与故障诊断方案

1. 方案背景

随着风电行业快速发展，风机设备长期运行在复杂工况下，齿轮箱、轴承、叶片等关键部件易因振动异常导致磨损、断裂甚至 catastrophic failure(灾难性故障)。据统计，约30%的风机故障源于振动问题，严重影响发电效率与运维成本。因此，建立一套智能化的风机振动状态监测与故障诊断系统，对保障风电场安全运行、降低非计划停机时间至关重要。

2. 监测目标

本方案旨在通过实时振动监测+AI故障诊断，实现以下目标：

早期预警：识别潜在故障(如不平衡、不对中、轴承损伤等)。

精准定位：确定故障部位(齿轮箱、主轴、发电机等)。

预测性维护：优化运维周期，减少突发停机。

数据驱动决策：支持风电场智慧化管理。

3. 系统架构

3.1 硬件层

振动传感器：

加速度传感器(ISO 10816标准，频段0.5Hz~10kHz)监测高频冲击(如轴承点蚀)。

低频振动传感器(<1Hz)捕捉叶片摆动、塔筒共振。

防爆型传感器(适用于海上风电高盐雾环境)。

数据采集单元(DAQ)：

高采样率(≥25.6kHz)确保信号完整性。

支持4G/5G/WiFi无线传输，适应偏远风场。

风电行业风机振动状态监测与故障诊断方案

3.2 软件层

实时监测平台：

可视化振动趋势(时域波形、频谱图、包络分析)。

阈值报警(ISO 10816-3标准分级：正常/警告/危险)。

智能诊断模块：

故障特征库：匹配常见故障模式(如齿轮断齿、轴承内圈故障频率)。

机器学习模型：基于历史数据训练，实现故障分类(如SVM、LSTM)。

运维管理接口：

生成诊断报告，推送至SCADA系统或移动端APP。

4. 关键技术

4.1 多传感器数据融合

结合振动、温度、噪声等多维度数据，提高诊断准确率。

例如：齿轮箱振动+油温异常→判断润滑失效风险。

4.2 边缘计算与云端协同

边缘端：实时滤波、FFT变换，减少数据传输量。

云端：大数据存储、深度学习模型训练。

4.3 故障诊断算法

传统方法：快速傅里叶变换(FFT)、包络解调(用于轴承故障)。

AI方法：

卷积神经网络(CNN)识别振动频谱特征。

时序模型(LSTM)预测劣化趋势。

5. 总结

本方案通过“智能传感+边缘计算+AI诊断”技术链，为风电行业提供了一套高可靠性、低成本的振动监测解决方案**，助力风电场实现从“被动维修”到“预测性维护”的转型。