风电机组振动数据采集

振动数据采集是实现状态监测、故障诊断、故障预测、寿命预测等一系列数据处理工作的首要前提，包括传感器的选型、安装，测量位置的选取和采集参数设置等内容。

1.传感器性能指标

风力发电机组的振动数据采集应用较广的是振动加速度传感器，因为加速度传感器测量准确度高、频率响应范围宽、重量轻、体积小、易于安装，影响传感器的主要性能指标有很多比较重要的有灵敏度、量程范围、频率响应特性、线性范围、稳定性、分辨率、精度、工作温度范围等。

目前风力发电机组加装的振动加速度传感器，各性能指标都能满足使用要求，实际使用中大多根据测点位置选取不同灵敏度传感器，主流的是通用型100mv/g，和低频响应较好的500mv/g。

2.传感器的安装方式

加速度传感器的使用上限频率取决于共振频率，加速度传感器不同固定方法，其共振频率不同。不同固定方法的共振频率分别为：钢螺栓固定法31kHz，云母垫片28kHz，涂簿蜡层29kHz，手持法2kHz，永久磁铁固定法7kHz。

推荐钢螺栓固定，共振频率高，传感器适用频率范围更广，信号采集更稳定可靠。


图1传感器固定方式

3.测量位置的选择

测量位置的选择直接影响信号采集的精度，应选择刚性较好的位置布置测点。尽可能靠近轴承座，尽可能水平、垂直和轴向都采集数据，对于低速重载轴承在负荷区加装测点。


图2传感器安装

4.数据采集参数的设置

根据奈奎斯特采样定理：在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率fs大于信号中最高分析频率fmax的2倍时(fs>2fmax)，采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息，一般实际应用中保证采样频率为信号最高分析频率的2.56～4倍。

采样频率：也称为采样速度或者采样率，定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，它用赫兹（Hz）来表示。采样频率的倒数是采样周期或者采样时间，它是采样之间的时间间隔。通俗的讲采样频率是指计算机每秒钟采集多少个信号样本。

最高分析频率Fmax：指需要关注的最大频率值，风电齿轮箱振动数据采集通常设置为高-中级啮合频率的3倍。如高速轴23个齿，转频30Hz，啮合频率等于690Hz，最高分析频率Fmax=3*690Hz。

谱线数M与分辨率ΔF：通常Fmax值越高，需要的谱线数就越多，谱线数越多，花费的测量时间越多并且占用仪器的内存就越大。因此我们只在必须的时候使用高的“Fmax”值或高的谱线数。分辨率ΔF与需要关注的最小频率值相关联，其与谱线数M的关系：ΔF=Fmax/M。

采样点数N：采样点数越多，采样时间越久，信号描述的越完整。采样点数N与谱线数M有如下的关系：N=2.56M。

除上述参数外，数据采集参数设置的过程还需要考虑叠加百分比、平均次数、窗函数的选择等因素，在此不一一赘述。