[00889091]大型新能源发电机组超低频故障在线监测与诊断成套技术

超低频振动引起的机械故障多发于大型新能源发电机组的大型旋转机械，如超大型风力发电机转子、抽水蓄能电站的旋转叶轮等。超低频故障主要原因是:发电机组运行工况复杂、外界扰动随机性强且非周期、装机环境恶劣。2008年惠州抽水蓄能电站单次低频故障造成了过亿元人民币的重大损失。2009年俄罗斯萨扬一舒申克电站水轮机低频振动导致叶轮摆动幅度过大，机械故障造成75人伤亡，直接损失130亿美元。2010年东汽风力发电有限公司因风机振动故障造成10亿元人民币损失。大型发电机组的故障损失重大，可靠运行必须具有先进的诊断技术。随着新能源行业不断发展，装机量不断上升，超低频振动监测及故障诊断已成为制约新能源利用的技术瓶颈。超低频振动主要原因是旋转机械运行的非周期性和负荷的不确定性。超低频故障具有以下特征，振动频率低于1赫兹，信号极其微弱且被高频噪声淹没，信号测量已成为国际公认的技术难题。项目经过十多年的产、学、研联合攻关，从大型新能源发电机组的振动监测为切入点，深入研究了基于接触和非接触微弱信号的检测技术，开发用于大型新能源发电机组状态监测与诊断成套技术，研制了系列用于发电机组故障监测的新技术产品，有力推动超低频故障诊断技术在中国新能源电力领域的应用，为大型电力设备安全运行提供有效的技术保障。创新成果如下:1、拓展了低频振动测试技术新原理、新方法和新技术:针对发电机组负载非额定工况的运行特性，揭示了低频振动频率及故障的衍生机理，提出了振动台双磁路结构低频振动基准设计原理，建立了锥形压电陶瓷材料传感器测试频率影响模型，并发明了低频传感器新型结构，为实现微弱信号的非线性滤波提供有力技术基础。2、发展了高稳定性、长时效的非周期随机扰动振动测量技术:针对风电机组非周期随机扰动大和全天候运行的问题，建立了长时效低时漂的传感器稳定性模型；发明了复合环境试验系统，开发高可靠性和低维护成本的大间隙涡流感知方法和技术，实现了强噪声背景下的非周期微弱信号感知及温补技术，发明了新型稀有惰性合金材料制备技术，成功研制新型传感器结构及工艺和形成长时低时漂传感器设计标准。3、系统的开展了在线监测与诊断成套技术的开发和应用。在振动监测技术的基础上，通过针对新能源发电机组，开发了12个系列，50个品种的传感器，校验仪器，建立了基于小波分析振动信号的系统级故障诊断专家系统，适合不同机组;实现了大型新能源发电机组的振动监测和应用。成果已在国内以金风科技为代表的风力发电行业中应用，取得良好效果。还先后在中国长江三峡集困公司、葛洲坝集团公司、华东天荒坪抽水蓄能电站、华东电网公司等百余家企业单位推广应用。低频监测及故障诊断技术已实现国内抽水蓄能全行业应用。技术在60%风能行业推广应用。成果共申请发明专利31项，授权16项、登记软件著作权2项。在国内外核心刊物发表论文38篇，其中SCI/EI收录18篇；培养研究生10名。经过第三方测试和检验，成果技术指标超过国内外同类产品，达到国际先进水平。近三年成果产生直接经济效益4.75亿元，利税2.03亿元。