發(fā)電站中的齒輪箱的磨損監(jiān)控的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種監(jiān)控發(fā)電站中的齒輪箱的磨損的方法，所述發(fā)電站諸如為風(fēng)車、水車或者潮汐發(fā)電站，所述齒輪箱包括作為齒輪箱的部件的至少兩個軸、嵌齒輪以及軸承。所述方法包括：借助旋轉(zhuǎn)軸編碼器感測所述軸的角位置；根據(jù)所感測的角位置之差異來監(jiān)控所述傳動單元的磨損；并且根據(jù)所監(jiān)控到的差異產(chǎn)生代表所述齒輪箱的磨損的狀況信號。所述監(jiān)控包括附加地感測所述軸中的至少一個軸處的至少一個附加自由度，所述附加自由度尤其是軸向位移和/或偏心位移，這些位移是由所述齒輪箱的部件中的至少一個部件的磨損而造成，并且根據(jù)所述至少兩個自由度中的位移和差異來產(chǎn)生狀況信號。
【專利說明】發(fā)電站中的齒輪箱的磨損監(jiān)控
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體上涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的發(fā)電站中的齒輪箱的磨損的監(jiān)控方法并且涉及根據(jù)權(quán)利要求10的前序部分所述的齒輪箱監(jiān)控裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力發(fā)電設(shè)備(也稱為風(fēng)車)是一種有前途的可再生能源，其在市場上已是可利用的。多個風(fēng)車通常集結(jié)在位于有風(fēng)區(qū)域的風(fēng)力發(fā)電場或風(fēng)電場中。經(jīng)典設(shè)計(jì)包括塔架，該塔架的頂部具有能水平地旋轉(zhuǎn)的機(jī)艙，其中具有推進(jìn)器葉片的轉(zhuǎn)子布置在所述機(jī)艙處并且發(fā)電機(jī)也位于該機(jī)艙處。
[0003]在風(fēng)車應(yīng)用中，需要齒輪箱來將以每分鐘大約6至20轉(zhuǎn)(RPM)的運(yùn)行速度的轉(zhuǎn)子葉片旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移到在大約900至2000RPM的范圍內(nèi)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)。由于正齒輪通常允許達(dá)至每級大約1:5的傳動比，因此需要多個齒輪級來實(shí)現(xiàn)所需的傳動比。為了減小級數(shù)和齒輪數(shù)并且還出于效率、尺寸、噪聲和成本的考慮，風(fēng)力級能夠另選地配備有至少一個具有更高傳動率的行星齒輪級。還使用行星齒輪級和正齒輪級的組合。
[0004]風(fēng)力發(fā)電站通常在兆瓦特范圍內(nèi)運(yùn)行并且被設(shè)計(jì)為大約20年以上的壽命。盡管這樣的齒輪箱的效率十分高(例如大約98%)，但鑒于傳送兆瓦特的電力，因此齒輪箱自身或者其內(nèi)部的油在許多情況下必須被積極地冷卻。長的壽命還意味著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)數(shù)億圈并且發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)十億圈。類似的應(yīng)用還有其它運(yùn)行緩慢的發(fā)電站中的齒輪箱，這些齒輪箱具有緩慢地旋轉(zhuǎn)的輸入軸，這些輸入軸需要增速傳動，像具有與上述風(fēng)車類似的運(yùn)行狀況的水車、潮汐發(fā)電設(shè)備等。除了十分長的壽命之外，這種風(fēng)車的載荷能夠在大范圍內(nèi)迅速地改變，尤其是在緊急停止或者疾風(fēng)、暴風(fēng)或陣風(fēng)的情況下能夠迅速改變。通過改變?nèi)~片的迎角或者通過整個機(jī)艙的水平旋轉(zhuǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)載荷控制，但是與風(fēng)速的可能改變相比這些調(diào)節(jié)較慢。而且，機(jī)艙中的環(huán)境和氣候條件不利于機(jī)械裝置運(yùn)行。以上的因素表明了風(fēng)車齒輪箱在運(yùn)行期間將需要維護(hù)。
[0005]在齒輪箱的設(shè)計(jì)階段期間存在十分復(fù)雜的方法來確定齒輪箱的預(yù)期運(yùn)行時間。那些計(jì)算是基于預(yù)期載荷和基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行的。由于在運(yùn)行期間實(shí)際載荷分布的不確定性、制造公差以及通常嚴(yán)酷的環(huán)境條件，因此那些計(jì)算僅能用于確定包括相當(dāng)大安全裕度的預(yù)防維修計(jì)劃。運(yùn)行期間內(nèi)某些不期望的影響(諸如最大載荷、溫度周期、制造不精確性等)能夠造成早期故障，如果不被預(yù)先檢測到，所述早期故障則會導(dǎo)致不期望的齒輪箱故障，例如卡住或者脫圈以及齒輪箱可能造成的所有負(fù)面影響。
[0006]在風(fēng)車中，齒輪箱通常放置在機(jī)艙中而位于地平面上方很高的水平，因此難以維護(hù)或修理齒輪箱及其部件。尤其是因?yàn)轱L(fēng)車通常位于遙遠(yuǎn)地區(qū)、山上或者甚至在海面上，因此難以接近它。在許多情況下，需要直升機(jī)來向機(jī)艙供應(yīng)備用部件。
[0007]具體地，由于齒輪箱的維護(hù)和置換成本會十分高，因此期望基于所確定的齒輪箱的實(shí)際條件來定期修理和/或置換，而不是作為預(yù)防措施執(zhí)行那些任務(wù)，通常恰好在實(shí)際壽命結(jié)束前進(jìn)行修理和/或置換。[0008]估評齒輪箱的狀況的已知方法是分析齒輪箱內(nèi)的用于磨損的、具體的是用于磨擦的金屬顆粒的油。除了周期性的手動分析之外，還已知有內(nèi)嵌式傳感器。例如，如果油分析的結(jié)果(作為齒輪磨損的指征)是嚴(yán)重的，則KR2007024230中提出的裝置將提供狀況信號和警報。
[0009]另一方法(該方法也已由技術(shù)人員手動地執(zhí)行了幾十年)是“聽取”由齒輪箱發(fā)出的聲音。在自動化系統(tǒng)中，這能通過由多種擴(kuò)音器進(jìn)行聲音分析或者通過振動或加速傳感器來進(jìn)行。公報US2008/0234964、CN101196174或者US5，661，659涉及一種借助結(jié)構(gòu)聲音或振動分析來用于像齒輪箱的機(jī)械系統(tǒng)的磨損檢測系統(tǒng)。公報US2007/0118333公開了一種異常診斷系統(tǒng)，其中，用于檢測齒輪箱聲音中的異常的聲傳感器被包括在軸承單元中。
[0010]在W02004/034010中，提出了一種在制造齒輪箱中用于質(zhì)量監(jiān)督的方法。該方法通過借助兩個在齒輪箱組裝完畢之后附接到齒輪軸的同步采樣的旋轉(zhuǎn)傳感器來監(jiān)控兩個相互作用的嵌齒輪來實(shí)現(xiàn)的。其中，傳動裝置的齒輪隙由向前和向后模式中的測量值來確定的，所述向前和向后模式指示出了齒輪箱的質(zhì)量。
[0011]在US6，175，793中，車輛的轉(zhuǎn)向輪齒輪箱由位于齒輪箱的輸入軸和輸出軸處的類似的角位置感測裝置并且還由轉(zhuǎn)矩感測單元來監(jiān)控。通過使與扭轉(zhuǎn)相關(guān)的轉(zhuǎn)矩的數(shù)學(xué)抵消，而產(chǎn)生了代表齒輪箱中的齒輪磨損的信號。
[0012]JP58034333涉及一種基于軸向位移的程度、電力設(shè)備的旋轉(zhuǎn)速度和載荷不變地監(jiān)控膜片聯(lián)軸器處的應(yīng)力條件。這通過用于檢測與發(fā)電機(jī)軸聯(lián)接的膜片聯(lián)軸器的裝配部件附近的軸向位移程度的裝置來執(zhí)行?；谠撐灰?，電力設(shè)備的旋轉(zhuǎn)速度和載荷、膜片聯(lián)軸器處的應(yīng)力被計(jì)算并且判斷聯(lián)軸器的安全運(yùn)行狀態(tài)。
[0013]盡管能從旋轉(zhuǎn)位置數(shù)據(jù)推斷出一些磨損影響，但包括在旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)中的磨損信息是不完全的并且對那些數(shù)據(jù)的評估是基于經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行的。齒輪的齒的游隙或齒輪隙能夠十分精確地被估計(jì)，但齒輪箱中的許多磨損影響不能僅從旋轉(zhuǎn)位置偏移量來推斷出。如果僅分析角度測量值，則不能檢測出自身最初在其它影響中出現(xiàn)但在角位置中不可見的磨損。
[0014]因此，期望一種用于確定齒輪箱的狀況的更加可靠的基礎(chǔ)。上述噪聲測量能夠覆蓋磨損影響的較寬范圍，但通常其不十分精確并且還包括推測以及與齒輪箱的每種情況不同的具體設(shè)置構(gòu)造。而且，整個系統(tǒng)的期望的管理不便于僅由聲分析來進(jìn)行，所述期望的管理包括精確的載荷監(jiān)控并且考慮對實(shí)際的載荷條件和關(guān)鍵系統(tǒng)部件的使用期限管理或壽命管理的依賴。尤其是，在像風(fēng)車塔架中的那些大的且難以接近的機(jī)械裝置中，錯誤檢測值造成很大的成本，不管是進(jìn)行了正的錯誤檢測值或是負(fù)的錯誤檢測值均如此。在許多關(guān)鍵應(yīng)用中，對其自身的聲分析是不可靠的但對于單機(jī)使用足夠精確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明的目的在于提供一種借助對作為在壽命方面最為關(guān)鍵的部件之一的齒輪箱的精確和可靠的磨損監(jiān)控來改善風(fēng)力發(fā)電站的壽命管理。
[0016]因此，本發(fā)明的目的是更可靠地監(jiān)控風(fēng)車系統(tǒng)的齒輪箱。
[0017]本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于監(jiān)控整個齒輪箱在運(yùn)行期間的磨損的改進(jìn)的方法和系統(tǒng)，具體地包括對具有齒輪、軸以及軸承的整個裝置的監(jiān)控。
[0018]本發(fā)明的另一目的在于允許更精確地確定齒輪箱中的磨損部分的類型和部位，特別是提供用于齒輪箱的所有部件或者至少最關(guān)鍵部件的狀況統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
[0019]本發(fā)明的目的還在于覆蓋監(jiān)控中磨損指征的寬光譜范圍，特別是還覆蓋了從DC水平開始的低頻率范圍。
[0020]本發(fā)明涉及一種監(jiān)控風(fēng)力發(fā)電站中的齒輪箱的磨損的方法。所述齒輪箱包括作為齒輪箱的部件的至少一個第一軸、至少一個第二軸、嵌齒輪以及軸承。
[0021]所述方法包括:借助第一旋轉(zhuǎn)軸編碼器感測所述第一軸處的第一角位置(作為第一自由度);借助第二旋轉(zhuǎn)軸編碼器感測所述第二軸處的第二角位置。根據(jù)這些軸的被感測的角位置之差異來對所述齒輪箱的磨損進(jìn)行監(jiān)控，并且根據(jù)所監(jiān)控的差異產(chǎn)生代表所述傳動單元的磨損的狀況信號。
[0022]所述方法還涉及:附加地感測所述軸中的至少一個軸的至少一個附加自由度，所述附加自由度尤其是軸向位移和/或偏心位移，這些位移尤其是由所述齒輪箱的部件中的至少一個部件的磨損而導(dǎo)致的位移；并且監(jiān)控所述附加自由度作為磨損的指征并且根據(jù)所述位移和至少兩個自由度，特別是至少一個角度自由度和至少一個線性自由度之差異來產(chǎn)生狀況信號。
[0023]通過分析齒輪箱的輸入和輸出軸的旋轉(zhuǎn)位置并且比較那些測量值，能夠評估呈齒輪隙或游隙形式的磨損以及齒磨損或損壞的指征。尤其在轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)方向時產(chǎn)生游隙或齒輪隙。由于齒誤差而產(chǎn)生的信號干擾具有旋轉(zhuǎn)周期性。如果該誤差未在所測量的軸上出現(xiàn)，而是例如出現(xiàn)在中間級齒輪上，則其以齒輪傳遞比為比例而呈現(xiàn)。
[0024]具體地，如果齒輪箱的轉(zhuǎn)矩載荷也被測量并且與轉(zhuǎn)矩相關(guān)的角位移影響被補(bǔ)償，則上述磨損影響由這些軸相對于彼此的角位移差來表示。通過結(jié)合內(nèi)部部件的材料和形狀的知識，能夠預(yù)測齒輪箱的在載荷下的理論行為及動力學(xué)，并且齒輪箱的或者其某些部分的動態(tài)性能能夠被得出并被監(jiān)控。
[0025]能夠使用位于單個軸上的兩個角度編碼器來根據(jù)軸在載荷下的角扭曲或扭轉(zhuǎn)來確定轉(zhuǎn)矩，在這兩個角度編碼器之間具有轉(zhuǎn)矩加載軸部分并且已知軸的剛度。由此，例如峰值轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩超過一定極限多少倍、載荷循環(huán)數(shù)等的事項(xiàng)能夠被記錄、評估和監(jiān)控。這能夠?qū)τ谝粋€或多個軸線單獨(dú)地進(jìn)行。通過角位置測量，還已知了軸的旋轉(zhuǎn)速度，并且借助轉(zhuǎn)矩和速率，能夠計(jì)算所傳遞的動力。如果確定了輸入和輸出軸上的動力，則能夠計(jì)算齒輪箱的效率，或者通過位于每個軸上的兩個編碼器甚至內(nèi)級中的每個級的效率來進(jìn)行。在軸轉(zhuǎn)一圈之內(nèi)的扭轉(zhuǎn)的波動也能夠指示磨損。良好運(yùn)行的齒輪將具有平滑的圓形的角轉(zhuǎn)矩分布，而不具有峰值或異常。用于測量實(shí)際動力和/或轉(zhuǎn)矩值的另一個來源能夠是發(fā)電機(jī)的電力輸出。
[0026]編碼器能夠是絕對編碼器或相對編碼器。為了以長期的方式確定，而能夠使用絕對的角度編碼器。通過這樣，即使在不連續(xù)監(jiān)控或動力故障的情況下，所測量的位置值的偏移相對于彼此是恒定的。通過分析位于不同軸處的至少兩個絕對編碼器的偏移的變化，能夠評估系統(tǒng)內(nèi)的作為磨損指征的傳動裝置的變化，尤其是在轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生和溫度影響也被測量并且在數(shù)學(xué)上得以補(bǔ)償時。
[0027]通過確定相對于齒輪箱基部的絕對角位置，通過使用絕對編碼器或者具有至少一圈的精確基準(zhǔn)標(biāo)記的編碼器，也能夠覆蓋附加的可能情況。例如，尤其具有或不具有載荷并且沿兩個旋轉(zhuǎn)方向，以齒輪的第一轉(zhuǎn)來測量角分布基準(zhǔn)作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。然后能夠使用該基準(zhǔn)數(shù)據(jù)來確定磨損或者異常影響。而且，在需要在現(xiàn)場進(jìn)行修理的情況下，例如需要施加材料(例如通過焊接等)的斷裂或重度磨損時，能夠使用所述基準(zhǔn)數(shù)據(jù)來重新建立基準(zhǔn)狀況(例如，通過非最佳成形齒的專用研磨)。因此，具體地借助重新操作嵌齒輪的執(zhí)行部分，能夠建立平滑的而沒有峰值的角位置分布，這將指示齒輪的非最佳嚙合。
[0028]除了以上對單個軸進(jìn)行模擬之外，還能夠例如在同相運(yùn)行中計(jì)算或者通過實(shí)驗(yàn)來評估整個齒輪箱的剛度。能夠?qū)Ρ壤碚摰?、?shí)驗(yàn)的以及實(shí)際的系統(tǒng)行為，其中所得到的差異表示齒輪的狀況并且所收集的信息由此還能夠用于管理其壽命。
[0029]在實(shí)際使用中，不僅關(guān)注整個齒輪箱的磨損指征(諸如能夠由結(jié)構(gòu)聲音或者僅由輸入和輸出編碼器檢測)，而且關(guān)注在齒輪箱的哪一級處或者哪一部分處出現(xiàn)磨損問題。能夠使用傳感器在許多、所有或者至少最關(guān)鍵的系統(tǒng)部件或者它們的相應(yīng)軸處的巧妙排列來精確地監(jiān)控整個齒輪箱。齒輪的監(jiān)控能夠在下至監(jiān)控單個齒的水平來進(jìn)行以確定其狀況。
[0030]根據(jù)本發(fā)明，確定軸在多個自由度中的運(yùn)動，特別是附加的軸向方向和偏心方向能夠獲得齒輪箱的狀況的附加信息，并且能夠?qū)崿F(xiàn)更精確的監(jiān)控。
[0031]一方面，這能夠通過借助角度編碼器與其它軸線傳感器裝置(例如光學(xué)位移傳感器、電容式位移傳感器或者電感式位移傳感器)的結(jié)合而延長系統(tǒng)來進(jìn)行。
[0032]另一個方案是使用這樣的編碼器，該編碼器被構(gòu)建還以確定偏心度和軸向移位。該編碼器能夠?qū)嵤殡娙菥幋a器、光學(xué)旋轉(zhuǎn)編碼器、磁性編碼器或者具有測量角位置和至少一個附加自由度的能力的其它類型的編碼器。例如，能夠使用具有線傳感器或者區(qū)域傳感器的光學(xué)角度編碼器，以評估任意幾何2D圖案的光學(xué)投影，其中上述投影圖案甚至可以是非徑向的。這樣的傳感器、評估電路以及評估軟件被優(yōu)選為來確定投影的位置和/或比例的變化。在包括2D圖案和軸向方向投影的徑向盤的情況下，位置的改變代表著偏心，比例的變化代表著軸向移位，并且圖案評估確定了角位置。
[0033]現(xiàn)有技術(shù)中的已知傳感器(這些傳感器能夠檢測這樣的效果)未被預(yù)見用來測量其自身的效果，而是實(shí)現(xiàn)對于高精確的角度測量的補(bǔ)償。在現(xiàn)有技術(shù)中軸向和偏心影響的值甚至不能在傳感器的輸出處獲得，這是因?yàn)樗鼈儍H在內(nèi)部用于角測量校正目的。即使這樣的信息能夠在不同的輸出處獲得，但是當(dāng)根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行監(jiān)控時使用后者來監(jiān)控齒輪箱的不同磨損影響是不明顯的。
[0034]傳感器或者用于確定附加自由度的根本原理的示例性實(shí)施方式例如能夠在W02008/083797, W02008/141817, W02007/051575 或者 EP1632754 中得到。
[0035]還能夠根據(jù)本發(fā)明檢測到軸承故障和軸承磨損，這是因?yàn)槟切﹩栴}主要顯示為偏心和軸向松動。尤其是，當(dāng)使用螺旋切削嵌齒輪時，存在軸向力。在許多情況下，軸承被預(yù)拉伸并且如果軸承長時間松動，則這會表示磨損。尤其是，一旦軸承松動，則將出現(xiàn)研磨的增加。如果未被檢測到，則這能夠?qū)е孪到y(tǒng)的完全故障，但如果被檢測到并且被重新施加應(yīng)力，則這能夠被避免并且能夠增長總壽命而不用更換并且具有低的維護(hù)成本。
[0036]另外，可以檢測例如由于過載狀況造成的塑性變形的軸故障，這也能導(dǎo)致偏心或軸向位移。如果在內(nèi)部具有上述變形部分的齒輪箱保持操作，則將出現(xiàn)后續(xù)影響，借此不僅主要影響部分而且其它部分也將需要維護(hù)和替換。
[0037]尤其對于緩慢旋轉(zhuǎn)的齒輪箱，由編碼器進(jìn)行的磨損監(jiān)控能夠比僅借助聲音或振動進(jìn)行的磨損監(jiān)控有利，這是因?yàn)樵S多待被確定的誤差項(xiàng)由于低旋轉(zhuǎn)速度而發(fā)生在低頻率下。由于聲音和振動分析對于較高頻率是有利的，因此磨損監(jiān)控原理的結(jié)合覆蓋了寬光譜范圍，這在慢轉(zhuǎn)和快轉(zhuǎn)都必須被覆蓋時是特別有利的。
[0038]而且，實(shí)際載荷循環(huán)的精確監(jiān)控改善了壽命估計(jì)的確定性。例如，齒輪箱以低載荷(最好在其被設(shè)計(jì)的值之下)運(yùn)行將能實(shí)現(xiàn)壽命的延長。另一方面，不期望的嚴(yán)重撞擊能夠顯著地將剩余壽命降低至期望值以下。內(nèi)部部件的由于短期的過載狀況而造成的未被檢測到的輕微變形能夠?qū)е履p增大，并且還影響齒輪箱的其它部件。結(jié)果，甚至需要將整個齒輪箱完全置換。通過首先對輕微變形的簡單修正，能夠避免上述情形。
[0039]導(dǎo)致壽命減少的另一示例是軸中的一個軸處的不平衡。這也能根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行檢測，這是因?yàn)樘貏e是通過基于頻率或速度的偏心能夠由偏心效果觀測到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]以下參照附圖中示意地示出的工作示例僅以示例的方式更詳細(xì)地描述或說明根據(jù)本發(fā)明的方法、裝置和設(shè)置。具體地:
[0041]圖1示出了單級齒輪箱的第一實(shí)施方式的示例，用于說明根據(jù)本發(fā)明的方法；
[0042]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的多級齒輪箱和另選的傳感器設(shè)置的第二實(shí)施方式的示例；
[0043]圖3a示出了概略的傳動裝置，該傳動裝置具有能夠根據(jù)本發(fā)明來使用的傳感器的示例性實(shí)施方式；
[0044]圖3b示出了用于說明根據(jù)本發(fā)明的方法的概略框圖；
[0045]圖4示出了齒輪箱和能夠由根據(jù)本發(fā)明的方法使用的傳感器的其它示例的特定實(shí)施方式；
[0046]圖5示出了行星級齒輪箱，以說明根據(jù)本發(fā)明的方法的應(yīng)用性；
[0047]圖6示出了具有用于根據(jù)本發(fā)明的方法的傳感器的風(fēng)車的傳動系統(tǒng)的實(shí)施方式；
[0048]圖7示出了風(fēng)場的示例，該風(fēng)場根據(jù)本發(fā)明來監(jiān)控和管理；
[0049]附圖中的各圖都不應(yīng)被看作是按比例繪制的。
【具體實(shí)施方式】
[0050]圖1示出了具有兩個軸(輸入軸2A和輸出軸2B)的單級齒輪箱I的示例性實(shí)施方式。明顯地，通過改變軸2A和2B的角色，齒輪箱I還能以相反的方向被使用。軸2A和2B由軸承10支撐。軸承10例如能夠是滑動軸承、滾動軸承、空氣軸承、流體軸承、磁性軸承等。由于該實(shí)施方式示出了單級齒輪箱1，因此，具有包括在齒輪箱I內(nèi)的兩個相互作用的齒輪3A和3B，即:輸入齒輪3A和輸出齒輪3B。齒輪箱I能夠涂以潤滑劑或者填充有諸如油的潤滑劑，尤其是用于減小摩擦，或者還能夠?yàn)榱死鋮s而能夠應(yīng)用強(qiáng)制潤滑系統(tǒng)。
[0051]由于速度/動量比的轉(zhuǎn)化是齒輪箱I的常用目的，因此齒輪3A和3B不但具有不同的直徑和齒數(shù)以實(shí)現(xiàn)期望的齒輪傳遞比，而且輸出軸2B相對于輸入軸2A的橫向位移或角位移或者滾動方向的改變也能是齒輪箱I的目的。
[0052]根據(jù)本發(fā)明，存在附接到齒輪箱I的至少兩個傳感器IlA和11B。如上所述，這兩個傳感器都能夠檢測軸2A相對于齒輪箱的基體I的角位置30,作為第一自由度。傳感器IlAUlB或者附加傳感器中的至少一個傳感器能夠檢測軸向位移31或者偏心位移32。在圖1中，傳感器IlA和IlB都能夠檢測三個自由度，一個自由度是繞軸線旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)位移30，一個自由度是軸向位移31，一個自由度是偏心位移32。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠認(rèn)識到以下情況:偏心位移32自身的誤差能夠被認(rèn)為是兩維中的笛卡爾位移，從而導(dǎo)致總共四個維度，即，三個線性維度和一個旋轉(zhuǎn)維度。另選地，偏心位移32的誤差能夠被認(rèn)為是旋轉(zhuǎn)角度或旋轉(zhuǎn)半徑的極位移，并且由于覆蓋了旋轉(zhuǎn)自由度，因此必須覆蓋僅一個呈半徑形式的附加自由度，從而導(dǎo)致總共三個值，即，一個旋轉(zhuǎn)值和兩個線性值。
[0053]為了測量由于磨損導(dǎo)致的位移，通過測量例如溫度和轉(zhuǎn)矩帶來的影響并且模擬并減去由其產(chǎn)生的位移而能夠用數(shù)學(xué)方法消去如溫度應(yīng)變或機(jī)械應(yīng)變的其它影響。
[0054]轉(zhuǎn)矩測量能夠根據(jù)發(fā)電機(jī)的電力輸出或者通過借助來自傳感器2A和2B的角信息來測量軸的扭轉(zhuǎn)而通過專有裝置來進(jìn)行。通過在一個(或多個)加載轉(zhuǎn)矩的軸部分的兩端處的角測量，由軸的扭轉(zhuǎn)而帶來的測量值之差異將與轉(zhuǎn)矩成比例，尤其是當(dāng)齒輪隙和其它影響被消除時。通過已知能夠由角度編碼器確定的轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)速度，還能夠計(jì)算所傳遞的功率。
[0055]齒輪箱中的角位移是用于檢測齒輪和軸的扭轉(zhuǎn)以及還用于確定齒輪隙的良好指標(biāo)。一定的齒輪隙對于功能性齒輪傳遞是必須的，但游隙太大或太小都是不利的并且指示了壽命的推定減少。而且，齒輪的一個或多個齒的完全失效或至少部分損壞能夠通過齒輪隙的增大來識別，這伴隨著旋轉(zhuǎn)周期而發(fā)生，并且每次均在齒輪的受影響部分相互作用時發(fā)生。
[0056]齒輪箱I內(nèi)的實(shí)際的力和載荷狀況十分復(fù)雜。例如，齒輪間結(jié)合的力通常包括軸向分量、徑向分量和切向分量，所述軸向分量使齒輪側(cè)向移位(對于螺旋切削齒輪尤其如此)，所述徑向分量迫使兩個嵌齒輪分開，所述切向分量傳遞實(shí)際的動量。此外，還不能避免一些摩擦力。那些力都由齒輪3A、3B、軸承10、軸2A、2B和齒輪箱I的殼體來承擔(dān)以實(shí)現(xiàn)力平衡。
[0057]現(xiàn)有技術(shù)的單獨(dú)對角的診斷自身不能夠檢測軸向影響31或徑向影響32。例如，由于齒輪的半徑而帶來的徑向力和切向力以及還有軸向力造成施加到軸的彎曲力矩以及還在軸承10處造成橫向力和縱向力。與理論上沒有力作用的軸的軸線相比，這些彎曲力矩造成軸2A的偏心位移32。橫向力也由軸承10承擔(dān)并且使軸承10沿軸向方向31移位。
[0058]那些力的影響還與齒輪箱I的狀況相關(guān)并且影響或者指示齒輪箱I的磨損，而不管這些力是不是能夠由僅旋轉(zhuǎn)的編碼器檢測和評估。根據(jù)本發(fā)明通過分析所有的力或者甚至由其帶來的影響，實(shí)現(xiàn)對摩擦、變形、游隙、損失和其它影響的更精確的分析。
[0059]而且，根據(jù)本發(fā)明軸承10能夠被監(jiān)控，因?yàn)樗鼈円步?jīng)受磨損，有時甚至比齒輪3A、3B磨損程度更大。在大多數(shù)情況下，軸承磨損不導(dǎo)致齒輪3A、3B的游隙或齒輪隙增大，但是導(dǎo)致偏心或者軸向游隙，這不能由僅旋轉(zhuǎn)的編碼器來檢測。
[0060]圖中還示出了來自傳感器5A和5B以及評估單元4的測量信號。為了同時確定角位置之差異，傳感器IlA和IlB的讀取優(yōu)選地被同步。評估單元基于從傳感器IlA和IlB所感測的位置和位移信息來產(chǎn)生代表齒輪箱I的磨損的信號。
[0061]圖2示出了多級齒輪箱I。該齒輪箱I包括至少一個施加有驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或動量的輸入軸2A以及至少一個去除了驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的輸出軸2B，而具有隨著齒比而變化的轉(zhuǎn)矩/速度t匕。在兩個軸2A和2B之間，存在多個齒輪3A、3B、3C1、3C2，在該具體示例中，一個另外的中間級軸3C配備有兩個嵌齒輪3C1、3C2。這樣的多級齒輪箱能夠被看作單級齒輪箱的菊鏈(daisy chain)，其中一個級的輸入軸與前面級的輸出軸合并，從而造成中間級，該中間級也不能從齒輪軸的外部接近并看見。
[0062]齒輪被附接到中心軸，因此能借助一些軸承繞軸旋轉(zhuǎn)或者聯(lián)接到該軸，以將轉(zhuǎn)矩從齒輪傳遞到軸。還具有已知的特定齒輪裝置，諸如鏈齒輪、蝸輪、正齒輪、行星齒輪驅(qū)動裝置等，這些裝置能具有比簡單的正齒輪更復(fù)雜的機(jī)械裝置。
[0063]對于齒輪還存在與已知齒不同的形狀和布置。例如，螺旋切削齒輪與齒正交的齒輪相比能實(shí)現(xiàn)更為平滑的運(yùn)行并且已知產(chǎn)生較低的噪音，但具有作用在軸和軸承上的附加軸向力的不利影響。在這些齒輪中，齒是關(guān)鍵部分，這是因?yàn)樗鼈儽仨殞⑥D(zhuǎn)矩從一個輪傳遞到另一個輪。基于齒的實(shí)際形狀和形狀精度，在齒的表面上會出現(xiàn)高的精準(zhǔn)負(fù)載。此外，兩個相互作用的齒之間將會發(fā)生一些摩擦。盡管摩擦理論上能夠通過設(shè)計(jì)被避免并且能通過僅采用滾動運(yùn)動來取代，但實(shí)際上至少一些摩擦由于生產(chǎn)公差、安裝不精確、熱膨脹等將始終保留。而且，齒的載荷分布的周期性變化會增大疲勞問題和故障。
[0064]齒輪箱I的齒上的載荷將在齒輪箱I中造成磨損，該磨損能導(dǎo)致齒輪箱I損壞。齒輪箱I的總共兩種故障(卡住或脫圈)還能造成嚴(yán)重的后續(xù)損壞。齒磨損(尤其是在未被檢測到時)甚至將增加摩擦和刮擦、產(chǎn)生更多的熱以及甚至導(dǎo)致緊接的齒故障，例如一個或多個齒的裂痕、滑脫或者甚至斷裂。具體地，在一個齒故障的情況下，齒輪箱將保持作業(yè)，但另外齒上的負(fù)載增加，由此這些另外的齒很可能在較短時間內(nèi)也發(fā)生故障。在齒的斷裂部被擠在兩個齒輪之間時還可能夠造成卡住。
[0065]尤其是必須傳遞大的力的重型機(jī)械裝置(諸如風(fēng)力設(shè)備)需要相應(yīng)大的齒輪和齒輪箱，這帶來高成本并且難以檢查和維護(hù)。而且，整個機(jī)械裝置必須被暫停以進(jìn)行錯誤診斷和維護(hù)，從而導(dǎo)致生產(chǎn)率損失。
[0066]通過將傳感器放置在軸的未加載端(如由傳感器IlC和IlD所示)能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器的幾乎不依賴于轉(zhuǎn)矩的測量。因?yàn)辇X輪3B和3C2自身由于它們的幾何形狀而具有高的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，因此軸的未加載端將隨著齒輪旋轉(zhuǎn)，幾乎不受由齒輪箱傳遞的實(shí)際動力對扭轉(zhuǎn)的影響。
[0067]傳感器IlD是這樣的實(shí)施方式的示例，S卩，其使用專用的線性位置傳感器，該線性位置傳感器具有在傳感器IlE處由雙箭頭表示的軸向自由度。傳感器IlA具有伴隨的離心傳感器11F，該離心傳感器IlF由緊挨著該傳感器IlF表示的兩個自由度表示，該傳感器IlF測量與傳感器IlA相同的軸。如上所述，偏心也能夠在極坐標(biāo)中以角度和半徑來表示。由于角位置已被測量出，因此僅必須確定半徑，這例如能通過在一個附加的(線性的)自由度上感測軸的周向得出徑向距離來進(jìn)行。
[0068]在所示的實(shí)施方式中，還存在位于內(nèi)級軸2C處的傳感器11C。由此齒輪箱I中的所有軸都能夠被監(jiān)控并且各傳動級都能夠被單獨(dú)地評估。例如，如果中間軸2C和/或其齒輪3C2被已知或預(yù)期為是齒輪箱中的最弱的環(huán)節(jié)，則這樣的直接測量是有利的。具體地，所示的傳感器IlC甚至位于齒輪箱I的內(nèi)部。
[0069]在另外的實(shí)施方式中，齒輪箱I的其它軸或者更多的軸可配備有用于自由度的單獨(dú)子集的傳感器。例如，在詳盡的實(shí)施方式中，每個軸的每端均能配備有能夠感測旋轉(zhuǎn)自由度、軸向自由度和離心自由度的傳感器。[0070]圖3a示出了具有兩個嵌齒輪3A和3B (未示出齒)的齒輪系統(tǒng)，這兩個嵌齒輪具有用于至少測量旋轉(zhuǎn)自由度的示例性實(shí)施方式的傳感器。傳感器IlA包括編碼輪IllA和布置在編碼輪的外周處的四個傳感器112A。傳感器的布置使得確定編碼輪的偏心，同時這些傳感器被嵌入以使得根據(jù)用于編碼輪的投影的比例因子來確定軸向位置。
[0071]傳感器IlB包括單個線性傳感器112B和帶有用于旋轉(zhuǎn)位置確定的編碼的編碼輪IllB以及還具有兩個內(nèi)環(huán)，通過評估這些環(huán)的投影的比例和位移這兩個內(nèi)環(huán)能夠用于確定偏心和軸向位置。
[0072]存在能夠測量旋轉(zhuǎn)位置和附加的線性位移或者傾斜的各種其它傳感器設(shè)計(jì)。例如，歐洲專利申請Nr.10157931.6涉及一種用一個單個裝置來測量多個自由度。除了那些離心感測原理之外，還存在已知的中心感測編碼器，如像DE19750474、EP1890113或者DE3924460中的那樣，它們都是對軸的平整端直接進(jìn)行測量，并且還能夠根據(jù)本發(fā)明被使用。
[0073]用于確定至少兩個自由度的一個單個傳感器包括編碼載體111AU11B和傳感器裝置112AU12B，其中編碼載體和傳感器裝置能夠繞軸的軸線相對于彼此旋轉(zhuǎn)(作為第一自由度)。該感測包括在傳感器裝置112A，112B上基于編碼器載體111A，IllB相對于傳感器裝置112A，112B的三維位移來產(chǎn)生編碼投影并且檢測編碼投影的至少一部分。根據(jù)編碼投影，來確定編碼載體111A，111B的基于軸的軸線的角位置。
[0074]而且，基于編碼投影來確定用于編碼載體111A，IllB相對于傳感器裝置112A，112B的至少一個附加自由度的位移值，具體地，確定傳感器裝置相對于編碼載體的軸向位移和/或傳感器裝置相對于編碼載體的偏心。
[0075]圖3B示出了監(jiān)控齒輪箱I的方法的框圖，所述齒輪箱包括多個齒輪級45A、45B、45C，這些齒輪級具有至少一個對應(yīng)軸2A、2B、2C并且彼此發(fā)生機(jī)械作用。齒輪級45A、45B、45C配備有能夠?yàn)椴煌愋偷膫鞲衅餮b置。如可行的示例那樣，示出了角度傳感器40A和40B、軸向移位傳感器41A、偏心傳感器42B以及組合的角度、軸向以及偏心傳感器43C。用于監(jiān)控齒輪箱I的計(jì)算單元4基于傳感器數(shù)據(jù)來確定狀況信號47，該信號47能包括單個信息或者專用于齒輪箱I的特定部件、齒輪級或者子集的信息。
[0076]如上所述，聲音/振動分析能夠特別充分地覆蓋更高的頻率范圍，借此能夠使用兩種磨損監(jiān)控原理的組合來覆蓋寬的光譜范圍。尤其是，如果存在或慢或快的旋轉(zhuǎn)，則位置和聲音監(jiān)控的組合會是有利的。例如，在根據(jù)本發(fā)明的用于風(fēng)車或水車齒輪箱的實(shí)施方式中，輸入級(以大約10RPM緩慢地旋轉(zhuǎn))能夠由角度感測45A、45B、45C來監(jiān)控，而輸出級(以大約2000RPM快速地旋轉(zhuǎn))除了位置感測之外或者作為位置感測的另選方式，能夠由聲音和/或振動監(jiān)控48來覆蓋。根據(jù)本發(fā)明，還能夠監(jiān)控低頻磨損影響，該低頻磨損不能由聲音分析來很好地覆蓋或者通常被外部噪聲源和振動源遮蓋，例如整個風(fēng)車塔架的擺動等。
[0077]圖4示出了蝸輪的【具體實(shí)施方式】，其中軸2A具體地由于齒系統(tǒng)3A的設(shè)計(jì)而被軸向加載。
[0078]傳感器7A和輸入軸2A上的對應(yīng)的編碼部8A收錄(embody)有軸8A上的編碼。編碼8A例如能夠被(激光)刻印、蝕刻、印刷、粘附在軸上，并且讀取頭7A被定位以感測編碼8A的至少一部分，以確定角位置。通過感測軸和傳感器之間的距離，還能夠例如以光學(xué)的方式或者電容的方式確定偏心。編碼8A和讀取頭7A能夠進(jìn)一步確定軸向位置，該信息也被評估不僅用以確定傳動裝置的磨損而且確定必須維持軸向負(fù)載的軸承的磨損。這樣的系統(tǒng)還能夠被用于迅速地改型，這是因?yàn)檩S僅需要為了施加編碼8A而止動。
[0079]在該實(shí)施方式中，第二傳感器IlB被構(gòu)造為直接感測嵌齒輪3B的齒的齒式傳感器。例如，這能夠借助在傳感器和齒之間進(jìn)行距離評估而以電容方式或者磁性方式來進(jìn)行。旋轉(zhuǎn)的嵌齒輪將造成具有交替部分的信號，該交替部分表示齒和角位置以及偏移，該信號由于偏心而例如能具有一轉(zhuǎn)的周期性。明顯地，上述的傳感器原理不局限于蝸輪，而是還能夠應(yīng)用于其它齒輪箱類型。
[0080]圖5示出了行星齒輪級的實(shí)施方式。在一個實(shí)施方式中，行星齒輪具有旋轉(zhuǎn)外圈3A和供附接行星齒輪3C、3D、3E的停滯的行星齒輪架50。另一實(shí)施方式通過固定的外圈3A和旋轉(zhuǎn)的行星齒輪架50來實(shí)現(xiàn)。傳感器的放置因此改變，這是因?yàn)閮?yōu)選地將傳感器布置在非旋轉(zhuǎn)部件上以便于電連接和讀取，但還能夠使用以旋轉(zhuǎn)的方式連接或者借助無線手段連接的旋轉(zhuǎn)傳感器。
[0081]在所示的示例中，行星齒輪架50是靜止的，因此行星齒輪3C、3D、3E能夠由三個傳感器11C、I ID、IIE來感測。而且，輸入和輸出軸或輪3A和3B能夠由傳感器IIA和IIB感測。由此整個齒輪能夠被監(jiān)控，盡管已知行星齒輪難以由聲學(xué)手段來監(jiān)控。
[0082]當(dāng)行星齒輪架旋轉(zhuǎn)時，行星齒輪的感測將需要可轉(zhuǎn)動的電連接或者一些無線手段，但至少能感測整個齒輪架的旋轉(zhuǎn)，如果行星齒輪被損壞則這將受到偏心的影響。
[0083]圖6示出了風(fēng)力設(shè)備的機(jī)械傳動系統(tǒng)的另一實(shí)施方式，該風(fēng)力設(shè)備具有轉(zhuǎn)子20、齒輪箱I和發(fā)電機(jī)21。齒輪箱I包括多個級(具體地為三個級)，其中第一級是行星級22，其它級包括螺旋切削嵌齒輪級23、24。根據(jù)本發(fā)明，軸線的軸配備有傳感器IlA至11G，這些傳感器中的至少一個(優(yōu)選地為全部)能夠感測旋轉(zhuǎn)和至少一個附加的自由度，具體地為軸向和/或偏心位移。
[0084]圖7示出了風(fēng)力設(shè)備場的示意圖，該場具有多個風(fēng)車99，每個風(fēng)車均具有連接到齒輪箱I的轉(zhuǎn)子20。在齒輪箱I的另一端，具有發(fā)電機(jī)21。所有這些部分都位于塔架101上的機(jī)艙100的內(nèi)部。根據(jù)本發(fā)明齒輪箱I配備有監(jiān)控裝置4，以監(jiān)控齒輪箱的磨損并進(jìn)行
壽命管理。
[0085]監(jiān)控裝置4允許進(jìn)行精確地監(jiān)控各風(fēng)車99的磨損狀況。通過所得到的數(shù)據(jù)，不僅能夠確定整個風(fēng)車99的健康，而且能夠?qū)Σ考貏e是關(guān)鍵部件的水平進(jìn)行診斷。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)的一個示例是通過甚至在開啟齒輪箱之前了解所需要的備用部件，進(jìn)而在維護(hù)之前收集所需要的部件。而且，能夠以非常精確的水平進(jìn)行例如故障趨勢的統(tǒng)計(jì)分析。
[0086]基于這些數(shù)據(jù)不僅能夠制定維修計(jì)劃，而且能夠計(jì)劃風(fēng)電場中的風(fēng)車之間的其它載荷分布，以實(shí)現(xiàn)多個風(fēng)車之間的維修間隔的平衡，從而允許在同一時間內(nèi)維護(hù)多個風(fēng)車并且不無計(jì)劃地根據(jù)當(dāng)前需求來進(jìn)行。
[0087]由于齒輪箱上磨損載荷減少一半能夠一定程度地延長其壽命，因此維修能夠被計(jì)劃至期望的時間，例如，根據(jù)天氣預(yù)報的無風(fēng)時節(jié)，但仍產(chǎn)生能量(但具有略微降低的效率)。
【權(quán)利要求】
1.一種監(jiān)控發(fā)電站(99)中的齒輪箱(I)的磨損的方法，所述發(fā)電站尤其為風(fēng)力發(fā)電站、水車發(fā)電站或者潮汐發(fā)電站，所述齒輪箱至少包括下列部件: 至少第一軸(2A)； 至少第二軸(2B)； 嵌齒輪(3A，3B);以及 軸承(10)， 所述方法包括: 借助第一旋轉(zhuǎn)軸編碼器感測所述第一軸(2A)的第一角位置(40A)； 借助第二旋轉(zhuǎn)軸編碼器感測所述第二軸(2B)的第二角位置(40B)； 根據(jù)所述第一軸(2A)和所述第二軸(2B)的被感測到的角位置之差異來監(jiān)控所述齒輪箱(I)的磨損；以及 根據(jù)所監(jiān)控到的差異而產(chǎn)生代表所述齒輪箱(I)的磨損的狀況信號(47)， 其特征在于， 附加地感測所述第一軸(2A)和/或所述第二軸(2B)在至少一個附加自由度(41A，42B，43C)中的位移，所述位移尤其是軸向位移和/或偏心位移，這些位移尤其是由所述齒輪箱(I)的部件中的至少一個部件的磨損導(dǎo)致的位移， 其中所述附加自由度中的 所述位移被包括在所述監(jiān)控和所述狀況信號的產(chǎn)生中，以作為磨損的指征。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對這些軸中的一個軸處的角位置和位移的感測由一個單個裝置來執(zhí)行，所述一個單個裝置在至少兩個自由度中進(jìn)行感測。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述一個單個裝置包括: 編碼載體(111A，111B)和傳感器裝置(112A，112B)，所述編碼載體和所述傳感器裝置能夠相對于彼此旋轉(zhuǎn)，作為第一自由度， 并且所述感測包括 基于所述編碼載體(111A，11IB )相對于所述傳感器裝置(112A，112B )的三維位移而在所述傳感器裝置(112A，112B)上產(chǎn)生編碼投影并且檢測所述編碼投影的至少一部分； 通過所述編碼投影確定所述編碼載體(111A，111B)的角位置； 基于所述編碼投影確定所述編碼載體(111A，111B)相對于所述傳感器裝置(112A，112B)來說的所述至少一個附加自由度的位移值，特別地，其中確定所述傳感器裝置相對于所述編碼載體的軸向位移和/或所述傳感器裝置相對于所述編碼載體的偏心。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 感測所述第一軸和/或第二軸(2A，2B，2C)中的每個軸上的不同軸向部位處的至少兩個角位置而確定各個軸(2k, 2B, 2C)的扭曲，特別地，其中選擇所述不同軸向部位，使得加載有轉(zhuǎn)矩的軸部分位于所述軸向部位之間，特別地，其中基于角位置差異和已知或推測的軸剛度來確定轉(zhuǎn)矩載荷。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，根據(jù)感測到的所述位置和/或位移以及所確定的轉(zhuǎn)矩載荷來確定所述齒輪箱(I)的效率和/或損失。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 根據(jù)所述軸(2A，2B，2C)的所感測到的軸向位移和/或偏心位移來監(jiān)控所述軸承(10)的狀況，尤其是監(jiān)控所述軸承(10)的松的預(yù)應(yīng)力和/或徑向跳動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 對于所述齒輪箱(I)中的所述軸(2A，2B，2C)中的每個軸均在至少兩個自由度中對所述軸的實(shí)際定位和/或取向進(jìn)行感測，特別地，其中借助所述齒輪箱中的所述軸中的每個軸上的所述至少一個傳感器來感測角位置以及軸向位移和/或偏心位移，優(yōu)選地其中所述感測在時間上是同步的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 對所述齒輪箱進(jìn)行附加的聲音/振動監(jiān)控，特別地，其中所述位置監(jiān)控和位移監(jiān)控覆蓋所評估的磨損指征的較低頻率范圍，并且所述聲音/振動監(jiān)控覆蓋所評估的磨損指征的較高頻率范圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 優(yōu)選地通過平衡風(fēng)電場中的多個發(fā)電站(99)的期望的壽命，來確定所述齒輪箱(I)的根據(jù)所述狀況信號(47)的壽命管理，特別地，其中確定施加到所述齒輪箱(I)的許可載荷狀況。
10.一種用于發(fā)電站的齒輪箱監(jiān)控裝置，所述齒輪箱監(jiān)控裝置特別是風(fēng)力發(fā)電站齒輪箱監(jiān)控裝置、水車發(fā)電站齒輪箱監(jiān)控裝置、潮汐發(fā)電站齒輪箱監(jiān)控裝置，所述齒輪箱監(jiān)控裝置包括: 用于第一軸(2A)的角度軸編碼器； 用于第二軸(2B)的角度軸編碼器；以及 計(jì)算單元(4)，該計(jì)算單元用于根據(jù)所述角度軸編碼器的信號，特別是通過確定至少兩個所述角度軸編碼器的所述信號之差異，來監(jiān)控所述齒輪箱(I)的磨損狀況， 其特征在于， 至少一個位移傳感器，所述至少一個位移傳感器用于確定所述齒輪箱(I)的軸在至少一個平移自由度中尤其是在軸向自由度或偏心自由度中的位移，其中，所述計(jì)算單元構(gòu)建成根據(jù)所述角度軸編碼器的信號和來自所述至少一個位移傳感器的至少一個信號來確定所述齒輪箱(I)的磨損。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于， 所述角度軸編碼器和所述位移傳感器實(shí)施為單個傳感器，該單個傳感器構(gòu)建成感測至少兩個自由度，特別地，其中所述齒輪箱(I)的磨損狀況根據(jù)來自所述單個傳感器的角位置信號和至少一個軸向位置信號和/或偏心位置信號來確定，優(yōu)選地其中包括用于確定所述齒輪箱(I)的轉(zhuǎn)矩加載信號的其它裝置和/或用于捕獲處于不同時刻的信號的同步裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的裝置，其特征在于， 所述第一軸和/或所述第二軸具有另外的角度軸編碼器，并且所述軸的扭曲由所述計(jì)算單元(4)根據(jù)這些角度軸編碼器的相對角位置之差異來確定，特別地，其中由所述計(jì)算單元(4 )根據(jù)所述扭曲和所述軸的剛度來產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩加載信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于， 所述齒輪箱(I)的中間級軸(2C)配備有傳感器，特別地所有的軸都配備有至少一個傳感器。
14.一種磨損受監(jiān)控的齒輪箱系統(tǒng)，該磨損受監(jiān)控的齒輪箱系統(tǒng)包括齒輪箱(I)和根據(jù)權(quán)利要求10至13中任一項(xiàng)所述的齒輪箱監(jiān)控裝置，該磨損受監(jiān)控的齒輪箱系統(tǒng)適于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法。
15.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中程序代碼被存儲在機(jī)器可讀介質(zhì)上，所述程序代碼構(gòu)造成自動地執(zhí)行并運(yùn)行根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的監(jiān)控齒輪箱的磨損的方法，特別是程序在根據(jù)權(quán)利要求10至13`中任一項(xiàng)的所述齒輪箱監(jiān)控裝置的計(jì)算單元上被執(zhí)行。
【文檔編號】G01M13/02GK103430004SQ201280011281
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月11日
【發(fā)明者】波·佩特爾松 申請人:赫克斯岡技術(shù)中心