一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動箱故障模擬裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動箱故障模擬裝置，包括變頻系統(tǒng)、減速齒輪系統(tǒng)、增速齒輪系統(tǒng)、負(fù)載加載系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng)，所述變頻系統(tǒng)分別與減速齒輪系統(tǒng)和負(fù)載加載系統(tǒng)相連接，所述減速齒輪系統(tǒng)與增速齒輪系統(tǒng)通過萬向聯(lián)軸器（5）相連接，所述數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng)可分別與減速齒輪系統(tǒng)、增速齒輪系統(tǒng)相連接。本發(fā)明在國內(nèi)外首次實(shí)現(xiàn)了包括點(diǎn)蝕、剝落、裂紋、斷齒等風(fēng)力發(fā)電機(jī)常見故障的模擬、實(shí)際風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動箱的轉(zhuǎn)速及負(fù)載模擬以及加速度信號的自動采集，并通過數(shù)據(jù)分析器對風(fēng)力發(fā)電機(jī)各種故障的準(zhǔn)確判斷及定位，綜上所述本裝置對預(yù)防和排除風(fēng)力機(jī)齒輪箱的故障具有顯著的作用，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動箱故障模擬裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動箱故障模擬
>J-U ρ?α裝直。
【背景技術(shù)】
[0002]齒輪傳動箱位于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)艙內(nèi)，是風(fēng)力發(fā)電機(jī)傳動鏈上的重要部件，是連接主軸和發(fā)電機(jī)的重要樞紐。齒輪箱一般由一級行星齒輪傳動和兩級平行齒輪傳動構(gòu)成，內(nèi)部結(jié)構(gòu)和受力情況較為復(fù)雜，尤其是在變工況、變載荷的情況下運(yùn)行，容易發(fā)生故障，齒輪作為齒輪箱的關(guān)鍵部件，其失效常常會引起齒輪箱災(zāi)難性的破壞，從各種調(diào)查數(shù)據(jù)來看齒輪故障導(dǎo)致的停機(jī)時間占到了齒輪箱故障導(dǎo)致停機(jī)時間的30%以上。面對風(fēng)力機(jī)齒輪箱故障的頻繁發(fā)生以及造成的巨額損失，如何對其行星齒輪系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷是一項(xiàng)意義重大又極具挑戰(zhàn)性的研究。
[0003]目前，對風(fēng)力機(jī)齒輪箱的故障檢測方法很多，主要有油樣診斷法，聲發(fā)射法、振動信號診斷法等。油樣(液)分析是通過分析齒輪運(yùn)行過程中潤滑油中磨屑的成份與含量來判斷齒輪的技術(shù)狀況，包括理化分析、污染度測試、發(fā)射光譜分析、紅外光譜分析及鐵譜分析等。但這種方法可操作性、實(shí)時性差。聲發(fā)射法是根據(jù)聲音采集裝置對齒輪箱系統(tǒng)發(fā)出的聲音信號進(jìn)行分析來判斷故障是否存在，但風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作條件惡劣，受噪聲干擾嚴(yán)重，聲發(fā)射法實(shí)用性差。振動信號診斷法是通過對風(fēng)力機(jī)齒輪箱箱體振動信號分析來進(jìn)行故障診斷，由于風(fēng)力機(jī)齒輪箱發(fā)生故障時會對系統(tǒng)產(chǎn)生沖擊、剛度變化等影響，系統(tǒng)振動特性會發(fā)生變化，且振動系統(tǒng)通過加速度傳感器采集，受環(huán)境影響小，所以，振動信號診斷法是最常用的一種方法。
[0004]但風(fēng)力機(jī)齒輪箱中的`行星齒輪系統(tǒng)，由于行星輪既存在公轉(zhuǎn)又存在自轉(zhuǎn)，所以系統(tǒng)中的太陽輪、行星輪、齒圈的轉(zhuǎn)頻不一致，以往針對定軸齒輪系統(tǒng)的診斷方法已不適用。同時行星齒輪系統(tǒng)振動傳遞路徑復(fù)雜，振動相互耦合，振動信號調(diào)制現(xiàn)象嚴(yán)重，也給振動信號的分析及故障診斷帶來了巨大挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、使用便捷，并能精確模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動箱故障的裝置。
[0006]為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:1、一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動箱故障模擬裝置，其特征在于:包括變頻系統(tǒng)、減速齒輪系統(tǒng)、增速齒輪系統(tǒng)、負(fù)載加載系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng)，所述變頻系統(tǒng)分別與減速齒輪系統(tǒng)和負(fù)載加載系統(tǒng)相連接，所述減速齒輪系統(tǒng)與增速齒輪系統(tǒng)通過萬向聯(lián)軸器相連接，所述數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng)可分別與減速齒輪系統(tǒng)、增速齒輪系統(tǒng)相連接。
[0007]所述變頻系統(tǒng)由變頻器和變頻電機(jī)組成。
[0008]所述減速齒輪系統(tǒng)由減速端行星級和減速端平行級組成。[0009]所述增速齒輪系統(tǒng)由增速端行星級和增速端平行級組成。
[0010]所述負(fù)載加載系統(tǒng)由加載器、冷卻器、加載電機(jī)組成。
[0011]所述數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng)由加速度傳感器、數(shù)據(jù)采集線、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)分析器組成。
[0012]上述加速度傳感器可設(shè)置在減速端行星級、減速端平行級、增速端行星級、增速端平行級上。
[0013]所述增速端行星級由行星輪、太陽輪、齒圈和框架組成，所述增速端平行級由兩對定軸齒輪組成。
[0014]所述減速端行星級由行星輪、太陽輪、齒圈和框架組成，所述減速端平行級由兩對定軸齒輪組成。
[0015]上述裝置的使用方法如下:
1)通過將減速端行星級、減速端平行級、增速端行星級、增速端平行級內(nèi)的各種齒輪用帶有點(diǎn)蝕、剝落、裂紋、斷齒問題的齒輪進(jìn)行替換，實(shí)現(xiàn)了實(shí)際工作過程中各種齒輪缺陷對風(fēng)力發(fā)電機(jī)影響的模擬；
2)通過變頻器及變頻電機(jī)對減速端平行級齒輪箱速度的控制，實(shí)現(xiàn)了實(shí)際工作過程中各種風(fēng)速對風(fēng)力發(fā)電機(jī)影響的模擬；
3)通過變頻器及加載電機(jī)對增速端平行級齒輪箱負(fù)載的控制，實(shí)現(xiàn)了實(shí)際工作過程中各種風(fēng)載對風(fēng)力發(fā)電機(jī)影響的模擬；
4)通過設(shè)置在減速端行星級、減速端平行級、增速端行星級、增速端平行級上的加速度傳感器，實(shí)現(xiàn)加速度信號的自動采集，并通過數(shù)據(jù)分析器對風(fēng)力發(fā)電機(jī)各種故障的準(zhǔn)確判斷及定位。
[0016]本發(fā)明一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動箱故障模擬裝置的有益效果是:1、裝置實(shí)現(xiàn)了包括點(diǎn)蝕、剝落、裂紋、斷齒等風(fēng)力發(fā)電機(jī)常見故障的模擬；2、通過變頻器和變頻電機(jī)及加載電機(jī)實(shí)現(xiàn)了實(shí)際風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動箱的轉(zhuǎn)速及負(fù)載模擬；3、實(shí)現(xiàn)了加速度信號的自動采集，并通過數(shù)據(jù)分析器對風(fēng)力發(fā)電機(jī)各種故障的準(zhǔn)確判斷及定位，綜上所述本裝置對預(yù)防和排除風(fēng)力機(jī)齒輪箱的故障具有顯著的作用，因此具有廣闊的市場空間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動箱故障模擬裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0019]一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動箱故障模擬裝置，包括變頻系統(tǒng)、減速齒輪系統(tǒng)、增速齒輪系統(tǒng)、負(fù)載加載系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng)，所述變頻系統(tǒng)分別與減速齒輪系統(tǒng)和負(fù)載加載系統(tǒng)相連接，所述減速齒輪系統(tǒng)與增速齒輪系統(tǒng)通過萬向聯(lián)軸器5相連接，所述數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng)可分別與減速齒輪系統(tǒng)、增速齒輪系統(tǒng)相連接。
[0020]所述變頻系統(tǒng)由變頻器I和變頻電機(jī)2組成。
[0021]所述減速齒輪系統(tǒng)由減速端行星級4和減速端平行級3組成。
[0022]所述數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng)由加速度傳感器11、數(shù)據(jù)采集線、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)分析器組成。
[0023]所述負(fù)載加載系統(tǒng)由加載器10、冷卻器9、加載電機(jī)8組成。
[0024]所述增速齒輪系統(tǒng)由增速端行星級6和增速端平行級7組成。
[0025]所述的變頻電機(jī)2需連接220V電源，變頻器I通過控制線與變頻電機(jī)2連接，變頻器I可以通過指令輸出恒定電壓以及波動電壓來控制變頻電機(jī)2的轉(zhuǎn)速為恒定或波動，模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)際工作過程中風(fēng)速變化。變頻電機(jī)2帶動減速箱平行級3及減速箱行星級4轉(zhuǎn)動，通過萬向聯(lián)軸器5后，帶動增速箱行星級6及增速箱平行級7轉(zhuǎn)動。其中增速箱行星級6及增速箱平行級7為按實(shí)際風(fēng)力發(fā)電機(jī)尺寸縮小后制成。增速箱行星級6由2K-H行星齒輪系統(tǒng)組成，包括行星輪、太陽輪、齒圈和框架，增速箱平行級7由兩對定軸齒輪系統(tǒng)組成。增速箱行星級6及增速箱平行級7的齒輪均可以更換成各種故障齒輪，如:點(diǎn)蝕、裂紋、剝落、斷齒等故障齒輪。加載電機(jī)10也由變頻器I控制，將液壓油泵入加載器8，給增速箱行星級6及增速箱平行級7提供負(fù)載，通過變頻器I改變加載電機(jī)10的轉(zhuǎn)速可以改變液壓油的壓力，從而提供不同的負(fù)載，模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)際工作過程中負(fù)載變化。液壓油回油后通過冷卻器9冷卻后回到儲油箱。加速度傳感器11可以安裝在增速箱行星級6、增速箱平行級7、減速端行星級4、減速端平行級3上，采集被測箱體的振動加速度信號。加速度信號為電壓信號，通過數(shù)據(jù)線傳遞給數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器將電壓信號轉(zhuǎn)換為模擬信號傳遞給數(shù)據(jù)分析器，數(shù)據(jù)分析器內(nèi)安裝有含自編的數(shù)據(jù)分析及故障診斷軟件，從而實(shí)現(xiàn)對振動信號的分析和故障診斷。
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動箱故障模擬裝置，其特征在于:包括變頻系統(tǒng)、減速齒輪系統(tǒng)、增速齒輪系統(tǒng)、負(fù)載加載系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng)，所述變頻系統(tǒng)分別與減速齒輪系統(tǒng)和負(fù)載加載系統(tǒng)相連接，所述減速齒輪系統(tǒng)與增速齒輪系統(tǒng)通過萬向聯(lián)軸器(5)相連接，所述數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng)可分別與減速齒輪系統(tǒng)、增速齒輪系統(tǒng)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動箱故障模擬裝置，其特征在于:所述變頻系統(tǒng)由變頻器(I)和變頻電機(jī)(2)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動箱故障模擬裝置，其特征在于:所述減速齒輪系統(tǒng)由減速端行星級(4)和減速端平行級(3)組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動箱故障模擬裝置，其特征在于:所述增速齒輪系統(tǒng)由增速端行星級(6)和增速端平行級(7)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動箱故障模擬裝置，其特征在于:所述負(fù)載加載系統(tǒng)由加載器(10)、冷卻器(9)、加載電機(jī)(8)組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動箱故障模擬裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng)由加速度傳感器(11)、數(shù)據(jù)采集線、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)分析器組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動箱故障模擬裝置，其特征在于:所述加速度傳感器(11)可設(shè)置在減速端行星級(4)、減速端平行級(3)、增速端行星級(6)、增速端平行級(7)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動箱故障模擬裝置，其特征在于:所述增速端行星級(6)由行星輪、太陽輪、齒圈和框架組成，所述增速端平行級(7)由兩對定軸齒輪組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述 的風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動箱故障模擬裝置，其特征在于:所述減速端行星級(6)由行星輪、太陽輪、齒圈和框架組成，所述減速端平行級(7)由兩對定軸齒輪組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動箱故障模擬裝置，其特征在于:其使用方法如下:1)通過將減速端行星級(4)、減速端平行級(3)、增速端行星級(6)、增速端平行級(7)內(nèi)的各種齒輪用帶有點(diǎn)蝕、剝落、裂紋、斷齒問題的齒輪進(jìn)行替換，實(shí)現(xiàn)了實(shí)際工作過程中各種齒輪缺陷對風(fēng)力發(fā)電機(jī)影響的模擬；2)通過變頻器(I)及變頻電機(jī)(2)對減速端平行級(3)齒輪箱速度的控制，實(shí)現(xiàn)了實(shí)際工作過程中各種風(fēng)速對風(fēng)力發(fā)電機(jī)影響的模擬；3)通過變頻器(I)及加載電機(jī)(8)對增速端平行級(7)齒輪箱負(fù)載的控制，實(shí)現(xiàn)了實(shí)際工作過程中各種風(fēng)載對風(fēng)力發(fā)電機(jī)影響的模擬；4)通過設(shè)置在減速端行星級(4)、減速端平行級(3)、增速端行星級(6)、增速端平行級(7 )上的加速度傳感器(11)，實(shí)現(xiàn)加速度信號的自動采集，并通過數(shù)據(jù)分析器對風(fēng)力發(fā)電機(jī)各種故障的準(zhǔn)確判斷及定位。
【文檔編號】G01M13/02GK103604604SQ201310631053
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】褚福磊, 黃志誠, 桂勇, 李崢 申請人:清華大學(xué), 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院