ISO 20816-21涵盖哪些内容？

ISO 20816-21 规定了陆上和海上风力发电机的振动评估标准。它涵盖了主要的传动系统部件：主轴承、齿轮箱、发电机和塔顶（机舱）的振动。该标准根据部件和频率范围，同时规定了速度和加速度的测量方法。

为什么不同的部件要使用不同的测量方法？

速度（mm/s RMS）用于齿轮箱、发电机和塔顶的测量，这些部件的主要振动频率通常在 10-1000 Hz 范围内。加速度（g RMS）用于主轴承，因为加速度计能更好地捕捉低速、高频的轴承缺陷信号，尤其适用于低速旋转的主轴（通常为 10-20 RPM）。

涡轮机功率等级如何影响振动限制？

功率较大的风力发电机（>3 MW）通常转速较低，结构柔性较高，这会影响其振动特性。然而，ISO 20816-21 标准中的区域边界在不同功率等级之间基本一致，因为它们是基于部件层面的振动严重程度而非风力发电机的整体尺寸。功率等级有助于对区域边界进行解读。

什么是塔顶振动？为什么要监测塔顶振动？

塔顶（机舱）振动反映了风力涡轮机在气动载荷、转子不平衡和传动系统力作用下的整体结构响应。过大的塔顶振动可能表明转子质量或气动不平衡、偏航角不对中、基础问题或结构共振。其通常以毫米/秒均方根值 (mm/s RMS) 来测量。

如果风力涡轮机振动达到C区，我该怎么办？

C区表示该部件不适合长期连续运行。应对措施包括：利用状态监测系统（CMS）数据调查根本原因；审查SCADA趋势与风速和功率的相关性；使用包络分析法检查轴承损坏情况；检查齿轮箱油中是否存在金属颗粒；考虑在纠正措施完成前暂停涡轮机运行；以及在下一个适宜的天气窗口安排维护。

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振动极限——风力涡轮机

根据 ISO 20816-21 标准评估风力涡轮机部件的振动严重程度。支持主轴承、齿轮箱、发电机和塔顶的测量。

ISO 20816-21 A/B/C/D区风力涡轮机

组件

测量

测量值（毫米/秒 RMS）

涡轮功率等级

快速预设

成果

振动区

—

测量值

—

建议

—

ℹ️ 组件说明：

公差带	边界	说明

ISO 20816-21 范围

ISO 20816-21 规定了陆上和海上风力发电机的振动评估标准。它涵盖了主要传动系统部件和塔筒/机舱结构，并考虑了风能系统独特的运行条件。

变速箱——速度（毫米/秒 RMS）

齿轮箱振动是通过轴承座上的速度传感器测量的。多级传动会产生复杂的振动特征。

区域边界	速度（毫米/秒 RMS）
A/B	3.5
B/C	7.1
C/D	11.2

发生器——速度（毫米/秒 RMS）

发电机的振动极限较低，因为发电机是精密旋转机械，公差更小。

区域边界	速度（毫米/秒 RMS）
A/B	2.8
B/C	5.6
C/D	9.0

主轴承——加速度（g RMS）

主轴承以极低的转速（10-20 转/分）运行。加速度测量可以捕捉到速度传感器无法检测到的高频轴承缺陷信号。

区域边界	加速度（g RMS）
A/B	0.5
B/C	1.0
C/D	2.0

塔顶（机舱）—速度（毫米/秒 RMS）

塔顶振动反映了结构对空气动力载荷和传动系统力的整体响应。

区域边界	速度（毫米/秒 RMS）
A/B	2.0
B/C	4.0
C/D	7.0

ℹ️ 注意： 风力涡轮机的振动随风况变化很大。为了进行有意义的比较，应在一致的运行条件下（例如，额定功率、特定风速区间）进行测量。状态监测系统 (CMS) 可提供连续跟踪。

⚠️ 重要提示： 主轴承故障是风力涡轮机维修成本最高的项目之一。通过振动监测（尤其是高频加速度和包络分析）进行早期检测，对于在发生灾难性故障之前进行计划性更换至关重要。