风电机组振动检测标准VDI3834中采样时间的估算问题
本帖最后由 yinwei198325 于 2012-11-14 13:04 编辑关于风电机组振动检测的VDI3834标准，最近被问到一个问题，我给出了一些个人的理解，希望大家能帮忙讨论，看是否有更准确的答案。
问题：VDI3834标准第7页“2.3 Evaluation period”中，针对中、低频段的RMS计算，给出了相应的采样时间的建议：
（1）0.1 Hz - 10 Hz, the evaluation period should be set at 10 min.
（2）10 Hz - 1000 Hz, 1 min will suffice.
其中的10min、1min的建议值如何计算？
我的理解如下：
首先，采样的基本原则是保证完整周期采样，考虑0.1 Hz and 10 Hz的频段中，周期最大的成分是10s（0.1Hz），最小的成分是0.1s（10Hz），再考虑多次时间平均的情形，采样时间也不至于达到10min；同理，针对10 Hz - 1000 Hz频段，1min也绰绰有余。
其次，假设时间平均次数为4，且无重叠，利用采样时间=采样点数/采样频率=FFT线数/最高分析频率，(600s)/4=FFT线数/(10Hz)，得到FFT线数=1500线，频率分辨率=10Hz/1500=0.007Hz，精度要求也太高了吧！
所以，个人觉得该标准中提及的10min、1min，是标准修订者充分考虑风电机组特殊工况而得出的经验结果，而不是理论计算的精确结果，文中其它的一些文字说明可作为证据。
第7页“2.3 Evaluation period”中同时给出了说明，The evaluation period must be long enough to fully cover the operating modes specified in Section 3.7.（翻译：应保证评估时间周期足够长，使得3.7节中指出的几种机组工作模式均能被完全涵盖）
第12页“3.7 Operating conditions during measurements”中相应给出一段话，It is permissible to dispense with measurements taken during abnormal operating conditions (for example, starting, transfer and braking procedures and also wind direction tracking) or to exclude the corresponding measurement results during evaluation.（翻译：当采样过程遭遇非正常工况时，例如启机、变桨、制动或偏航，相应的波形时间序列或测量结果可被摒弃）
VDI3834标准链接：
资料共享-风力发电机组振动检测绝对判断标准
http://forum.vibunion.com/forum.php?mod=viewthread&tid=94109&fromuid=81270
采样时间长有两方面的原因：提高频率和振幅精度，重复采样分析
1、低速设备需进行大概60秒钟的测量才能取得稳定的频率，需要300秒才能获得稳定的振幅。因此对于低速驱动系统采取至少进行240秒的测量，并且要对记录的时间信号采取额外的评估。
2、在变速系统中，在测量时间内旋转速度可能迅速改变，并在频谱的频率及幅值上造成混乱。所以，需要使用重复采样技术用来获得线性的频谱。同样的振动源，不采用重复采样的话，得到的振动值与实际有用的能进行评估的值差距可能达到10倍甚至20倍。
harryxie 发表于 2012-11-14 16:05 static/image/common/back.gif
采样时间长有两方面的原因：提高频率和振幅精度，重复采样分析
1、低速设备需进行大概60秒钟的测量才能取得 ...
谢谢回复，但是两方面的原因都是可以用来精确计算采样时间的，harryxie 好像又引入了2个经验值：300s和240s。 harryxie 发表于 2012-11-14 16:05 static/image/common/back.gif
采样时间长有两方面的原因：提高频率和振幅精度，重复采样分析
1、低速设备需进行大概60秒钟的测量才能取得 ...
变速情况，采用计算阶比跟踪即可，当然，传统的硬件跟踪肯定没戏。 监测风电低速轴振动，需要重复测量采样。要用到阶次跟踪分析(OTA)技术。
为了得到一个稳定的频率值，至少需要20次的振动测量。为了得到稳定的振幅，进行100次测量是非常理想的。特殊情况下，对1.5MW风机的叶轮不平衡（18转/分钟相当于0.3Hz的频率），需要进行大概60秒钟的测量才能取得稳定的频率，需要300秒才能获得稳定的振幅。因为在线状态监测系统能进行长时间测量因此能提高分析的质量。所以，PRÜFTECHNIK对低速驱动系统进行至少240秒的采样处理，对记录的时间信号进行额外的评估。
另外，VDI3834标准的制定应该是有PRÜFTECHNIK参与吧？
hero9641 发表于 2012-11-14 16:53 static/image/common/back.gif
监测风电低速轴振动，需要重复测量采样。要用到阶次跟踪分析(OTA)技术。
为了得到一个稳定的频率值，至少需 ...
是的，VDI 3834-2009陆上带齿轮箱风力发电机组及其组件机械振动测量与评估，该标准是德国普卢福公司协同德国工程师协会制定的。
“为了得到一个稳定的频率值，至少需要20次的振动测量。为了得到稳定的振幅，进行100次测量是非常理想的”，意思就是需重复采样20-100次，这样可以解释德国人在VDI3834中建议的“（1）0.1 Hz - 10 Hz, the evaluation period should be set at 10 min; （2）10 Hz - 1000 Hz, 1 min will suffice.”了。 yinwei198325 发表于 2012-11-14 16:29 static/image/common/back.gif
谢谢回复，但是两方面的原因都是可以用来精确计算采样时间的，harryxie 好像又引入了2个经验值：300s和24 ...
不客气，大家一起多交流经验！ 主轴承转速最高1分钟18转最低1分钟8转，但是轴承的故障特征频率最低的1分钟可能只有0.4*18次，如果采集一分钟不做平均的情况下只能采集3.2次到7次左右，0.1的频率分辨率可能会有些大。
但是当然10min的采集我们在实际中也觉得有些大，尤其是做离线的时候。
其实在低风速段以下的风速内，桨叶角转速不变转矩变化较大，但是这时候基本负载都达不到20%额定功率，在中风速段段桨叶角不变、转矩转速变化。中风速到额定风速段转速不变、转矩桨距角变化，额定风速段以上时转速、转矩不变，桨叶角变化。要想覆盖全部风况在10min内很难做到。
因此10min可能是依据低速转轴轴承最小故障频率在最低转速下的能够分辨的时间制定的。
对于启动转速为8RPM的机组，保持架出现损伤时，采集32个振动周期。前几年在传统行业做分析时制定采集时间的内部原则是要采集到故障特征16次以上。
以上也都是个人的想法，大家讨论。
firecat_2 发表于 2012-11-28 13:52 static/image/common/back.gif
主轴承转速最高1分钟18转最低1分钟8转，但是轴承的故障特征频率最低的1分钟可能只有0.4*18次，如果采集一分 ...
同意。首先，根据轴承的最小特征频率——保持架故障频率，确定频率分辨率；然后，为消除误差，进行线性平均，确定重复采样次数。 0.4x8RPM，重复采集32个周期
{:{39}:} hero9641 发表于 2012-11-30 11:14 static/image/common/back.gif
0.4x8RPM，重复采集32个周期
8rpm，采集32个周期，是不是采集4分钟的数据？4分钟对应的分辨率为0.00416Hz，保持架在8rpm的情况下最小故障频率为0.4*8/60=0.053Hz，分辨率是不是太小了点？ 楼主 有中文的版本吗
来自振动论坛
楼主 有中文的版本吗
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