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[案例分析] 风电机组齿轮箱故障分析

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发表于 2013-6-9 11:45 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 wdhd 于 2016-7-6 10:09 编辑

  基本信息:风电机组1.5WM,齿轮箱 重齿FLR1500G,变比1:100.74
  F0=22.54Hz
  故障描述:
  shaft2,planet,main1,main2 ,4个测点的时域波形均出现冲击
  shaft2测点幅值最大
  幅值较大的冲击间隔为2.86Hz,中间伴有5.11Hz和6.47Hz的两个较小冲击
  目前无齿轮箱具体参数信息,推测故障位置为齿轮中间级的输出轴
请大家帮忙分析下可能是哪个部件的故障 5# Shaft2A 2013-06-05 11_24_33.JPG




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你可以分段看啊  发表于 2013-6-14 10:03
胥工,一般是对数和线性切换着观察,高频分量幅值大的时候会观察不到低频部分  发表于 2013-6-14 09:35
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你的频谱图为什么用对数坐标?你平时都这么分析吗?  发表于 2013-6-14 09:22

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发表于 2013-6-9 12:38 | 显示全部楼层
来点频谱图啊

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有频域图了~  发表于 2013-6-9 13:30
 楼主| 发表于 2013-6-9 13:28 | 显示全部楼层
本帖最后由 hero9641 于 2013-6-9 13:32 编辑

时域波形图 5# Main1 TWave 2013-06-05 11_24_33.JPG

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Cd1 和 Cd21 不就是Cd3 和 Cd31 的间距吗!  发表于 2013-6-14 09:25
发表于 2013-6-9 13:36 | 显示全部楼层
你这图的分辨度也太低了,啥也看不清。。。
你至少能推算出来齿轮箱后两级的啮合频率吧。。。有数据么
 楼主| 发表于 2013-6-9 13:45 | 显示全部楼层

高速输出级的啮合频率:28xF0
中间级啮合频率:5.7xF0
低速级啮合频率:0.89xF0

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从图来看,你说的对  发表于 2013-6-15 06:58
反对: 5
全部错误  发表于 2013-6-14 10:03
发表于 2013-6-9 17:43 | 显示全部楼层
通过观察振动冲击形态,可知齿面损伤的可能性较大。
LZ提及“幅值较大的冲击间隔为2.86Hz,中间伴有5.11Hz和6.47Hz的两个较小冲击”,其实只是一个冲击间隔,1/2.86=1/5.11+1/6.47,懂了吗?
这说明某一个齿轮上有2个齿存在损伤,损伤程度一大一小。(想象两把梳子错位后压在一起)
所以,现在LZ的问题只需确认2.86Hz(F0为22.54Hz)是哪根转轴的转频就行。
如果是齿轮箱平行级齿轮损伤,打开观察窗看看;实在没有齿轮箱参数,只能采取排除法了。

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赞同,他的时域图游标放的位置表明就是这么个事儿!  发表于 2013-6-14 09:24

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 楼主| 发表于 2013-6-11 08:51 | 显示全部楼层
yinwei198325 发表于 2013-6-9 17:43
通过观察振动冲击形态,可知齿面损伤的可能性较大。
LZ提及“幅值较大的冲击间隔为2.86Hz,中间伴有5.11Hz ...

看时域图冲击这么有规律,幅值这么大,会是断齿么
会是二级行星的齿圈和行星轮中的哪个呢,如果变比分配是5,5,4的话,我再算算

补充内容 (2013-6-12 08:05):
具体参数很难搞到,两级行星一级平行

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从数值上粗略估计,高速轴转频F0为22.54Hz时,2.86Hz与一级太阳轮或二级行星轮的故障特征频率比较相近。  发表于 2013-6-12 23:59
个人觉得冲击频率较低,更倾向于齿轮故障。但具体故障点的判断还是得依据准确的齿轮和轴承参数。 请问该齿轮箱型式是两级行星一级平行,还是一级行星两级平行?  发表于 2013-6-11 23:51
 楼主| 发表于 2013-6-13 10:58 | 显示全部楼层
yinwei198325 发表于 2013-6-9 17:43
通过观察振动冲击形态,可知齿面损伤的可能性较大。
LZ提及“幅值较大的冲击间隔为2.86Hz,中间伴有5.11Hz ...

按变比5,5,4,算了下,特征频率比较接近的是一级行星的太阳轮:2.7Hz,二级行星的行星轮:2.6Hz,二级行星的内齿圈:3.3Hz
从时域图上看,二级行星部位的振动最大,个人认为这个位置的故障可能性更大
PS:按5,5,4,推算,二级行星的各个齿轮齿数都比一级的多,跟实际情况不太一致;另外,行星齿轮齿数是猜的
发表于 2013-6-13 12:56 | 显示全部楼层
本帖最后由 wind_cms 于 2013-6-13 14:00 编辑
hero9641 发表于 2013-6-11 08:51
看时域图冲击这么有规律,幅值这么大,会是断齿么
会是二级行星的齿圈和行星轮中的哪个呢,如果变比分配 ...


你齿轮箱变比小数点后,只能看到两位么?有更精确的么?  

另外,假设是齿轮箱一级行星级外齿圈89个齿,太阳轮23,  二级 外齿圈109 太阳轮 27  三级平行级大轮115, 小轮28
则齿轮箱速比为100.74074, 第一行星级太阳轮频为2.59. 第二级行星轮转频为2.699.。。这只是其中一种可能性,不过大体上应该和这两个有关。
而你的中间级的啮合频率为5.7F0 不知道是否准确。

这两个是较为接近的。






你说二级齿数比一级齿数少,是指哪个轮?有什么依据么?


补充内容 (2013-6-14 10:38):
我倒是见过许多一级齿圈齿数大于二级齿圈齿数的,也见过不少二级多于一级的。所以没有直接关系。

补充内容 (2013-6-14 12:24):


如果按胥工刚才的111- 27。 102-27。99-24推断,其变比为100.7315, 如果是这变比,齿轮箱上该写的变比为100.73, 而不是100.74

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我特意去问了个做风电机组齿轮箱测试的朋友,他说杭齿有二级内齿圈齿数大于一级的情况  发表于 2013-6-14 11:19
赞成: 5
赞同你9点多说的观点的前半部分!  发表于 2013-6-14 09:06
才意识到一级行星的尺寸较二级行星的大,是载荷大,齿轮模数模数大,不代表一级行星的齿数就多。  发表于 2013-6-13 21:33
齿轮箱变比机组铭牌上的值。中间级啮合频率是从频谱中观察到的。 我一直认为,二级行星的齿轮齿数比一级的要少,所以这个推算真的只是推算  发表于 2013-6-13 13:52
发表于 2013-6-13 20:18 | 显示全部楼层
本帖最后由 yinwei198325 于 2013-6-13 20:23 编辑
wind_cms 发表于 2013-6-13 12:56
你齿轮箱变比小数点后,只能看到两位么?有更精确的么?  

另外,假设是齿轮箱一级行星级外齿圈89个 ...


转速比真的很像!
根据以上假设的齿轮参数,对应F0为22.54Hz时,推导出一级太阳轮和二级行星轮的故障特征频率分别为2.61Hz、2.90Hz,尤其是2.90Hz与LZ困惑的2.86H非常接近。
但是,对应高速级、中间级、低速级的啮合频率分别是631.40Hz(28xF0)、118.81Hz(5.27xF0)、19.92Hz(0.88xF0)。
好像只差中间级的啮合频率5.7xF0对应不上了,呵呵

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中间级啮合是5.7xF0  发表于 2013-6-14 08:54
可以的,如果二级行星处的振动幅值明显最大,至少可以说明二级行星存在故障的可能性更大。 请问中间级的啮合频率是5.7xF0(128.48Hz)?  发表于 2013-6-13 22:11
时域叠加图中,各测点振动幅值的不同不能成为判断故障位置的依据么?  发表于 2013-6-13 21:36
发表于 2013-6-14 09:56 | 显示全部楼层
我认为你从头给的信息就是有些问题,甚至是错误的

1、你的频谱图中的Cd1 根本不是发电机转速,那是一级行星轮啮合频率,他前面那条才是发电机转速。
2、你的频谱图和时域图的坐标用的都有问题,以后需要加强!
3、两级行星轮齿轮箱内齿圈齿数一般都过百了,作为第一条的辅证。
4、22.5是一级内齿圈啮合频率,从你采集的时域图来看机组运行稳定,那么我认为这个时刻是机组刚刚并网的阶段,这个阶段运行转速稳定在1200转左右很长一段时间,因此发电机转速应该在1200RPM左右,也就是20Hz,你量量你的22.5前面那根频率,应该是这样。
5、那么这样的话一级内齿圈应该是111或者112个齿左右。
6、高速轴小齿应该是23个齿而不是28个
7、中间级啮合频率应该是4.5*F0
8、低速级啮合频率是1.12*F0
9,变比估计的没有错,5、5、4,但是可以更加细化一些,这里有两个原则:一级变比肯定大于二级,两级行星轮的太阳齿相同。那么可以假设为5.1 、4.8、4.1这样的变比,第二为小数点数可以在分析的时候酌情增减。
10、按照以上推论,一级变比后一级太阳轮转速1.01Hz,二级太阳轮转速4.8Hz左右,2.86Hz仅有可能是二级行星轮的转速。
11、那么我们再这样推断,4.8的变比,那么是这样的来的 变比=(二级内齿圈齿数/二级太阳轮齿数+1),也就是说二级内齿圈齿数大概是二级太阳轮的3.8倍。
12、根据齿轮箱模数的原理,(内齿圈齿数-太阳轮齿数)/2=行星轮齿数   那么也就得到二级行星轮齿数为1.4倍二级太阳轮齿数。
13、在根据一级内齿圈齿数112,变比5.1,推断一级太阳轮齿数27个,那么二级太阳轮齿数也是27个
14,推断得到二级行星轮齿数37个,二级内齿圈齿数103。
15、这样通过以上的转速以及齿数信息得到二级行星轮绝对转速1.8Hz,相对内齿圈转速2.84Hz

那么这个故障应该断定为二级行星轮故障!

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发表于 2013-6-14 10:30 | 显示全部楼层
本帖最后由 wdhd 于 2016-4-21 14:04 编辑
firecat_2 发表于 2013-6-14 09:56
我认为你从头给的信息就是有些问题,甚至是错误的

1、你的频谱图中的Cd1 根本不是发电机转速,那是一级行 ...

但是按照你的假设和推理, 一级齿圈112,太阳轮27, 二级齿圈103, 太阳轮27, 三级小轮23, 这样你是找不到一个合适的整数作为三级大轮齿数的,得不到100.74的变比。
所以肯定是有问题的。

  楼主有更清晰的图谱让大家看一下么?

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论坛上传图片的大小有限制  发表于 2013-6-14 11:14
发表于 2013-6-14 10:47 | 显示全部楼层

RE: 风电机组齿轮箱故障分析

wind_cms 发表于 2013-6-14 10:30
但是按照你的假设和推理, 一级齿圈112,太阳轮27, 二级齿圈103, 太阳轮27, 三级小轮23, 这样你是找 ...

以上结论都是估计的值,如要准确值还要再分析。但齿数应该就在这附近了。
发表于 2013-6-14 11:07 | 显示全部楼层
我仔细算了一下,如果是111- 27。 102-27。99-24。应该是准确结果!
 楼主| 发表于 2013-6-14 11:17 | 显示全部楼层
firecat_2 发表于 2013-6-14 09:56
我认为你从头给的信息就是有些问题,甚至是错误的

1、你的频谱图中的Cd1 根本不是发电机转速,那是一级行 ...

胥工
齿轮箱测点的图谱,有的机组一级啮合频率和转频是比较接近,所以有的时候会有迷惑性
我是从发电机测点的链接谱中找到的F0,所以没问题的
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