压电型加速度传感器在风力发电机组中如何实现振动监测诊断

盛思瑞特-叶工 20251015

风能的开发利用贯穿人类文明进程。随着现代风电技术的不断演进，风能利用已逐步迈向精准化与智能化。作为风电场的核心资产，风力发电机组的运维长期依赖于定时维修制度，即在运行满2500或5000小时后执行计划性维护。然而，这种刚性策略难以全面感知与实时评估设备的健康状态；而故障发生后的被动维修，又因响应滞后和准备不足，常常导致非计划停机时间延长和发电量损失。目前，面向风力发电机的状态监测与故障预测与健康管理（PHM）技术研究，仍处于早期发展阶段。

风力发电机组是实现风能-机械能-电能连续转换的核心设备。其能量传递链始于叶轮捕获风能，经主轴传递、齿轮箱增速，最终驱动发电机产生电力。在机组各部件中，风力机叶片作为大型复合材料制成的弹性体，在复杂风况载荷下，会表现出显著的气动弹性与结构动力学行为。作用于叶片上的非定常气动力、结构弹性恢复力及惯性力相互耦合，可能诱发特定模态下的气动弹性失稳，即经典颤振。此类振动具有发散特性，严重时可导致叶片断裂甚至塔架倒塌等灾难性结构失效。此外，机组运行期间因湍流、机械不对中及质量不平衡等多因素激励，可能引发机舱在多自由度方向上产生异常振动。一旦振动频谱特征与幅值超出设计安全裕度，将直接威胁风机的运行安全与结构完整性。