风力发电机组工作环境恶劣、风速多变以及外部载荷不稳定,长期运行下机组内部部件很容易引发故障。其中机组主要故障包括齿轮箱故障,发电机故障和变频器故障等,本文主要研究对象为发电机故障。风电机组的发电机故障主要包括发电机振动过大、发电机轴承过热、发电机温度过高等类型。统计结果显示:造成这些故障的主要原因包括:定子绕组绝缘损坏、转子平衡效果差、轴承损坏等。其中主要故障类型及其百分比如下:风力机组中转轴故障(占4.3%)、转子故障(占7.64%)、轴承故障(占41.77%)以及其他故障[3]。
基于振动信号的轴承故障诊断,首先必须要根据轴承型号参数计算出轴承的故障特征频率。滚动轴承一般由滚动体、保持架、内圈和外圈四部分组成,当滚动体和滚道接触处出现一个局部故障时,系统会产生一个冲击信号。缺陷出现在轴承的不同部件时,接触点经过缺陷的频率是不相同的,这个频率就是滚动轴承的故障特征频率。一般情况下,滚动轴承外圈是固定不动的,内圈随着轴的旋转而旋转,滚动体的运动*为复杂,既随着保持架绕轴线公转,又绕着自身轴线自转,属于一种复合运动。滚动轴承故障特征频率公式计算如式(1)-(4)所示[4]。

以上关于特征频率的计算仅**于理想情况下,当轴承滚动体出现滑移,或者轴承存在制造误差和安装误差时,计算结果和实际结果会存在一定的偏差。