本發(fā)明涉及一種用于滾動軸承的異常診斷設(shè)備、風(fēng)力渦輪機、及一種用于滾動軸承的異常診斷方法，并且更具體地涉及一種用于提供在風(fēng)力渦輪機的主軸、齒輪箱、發(fā)電機等等中的滾動軸承的異常診斷技術(shù)。

背景技術(shù)：

在風(fēng)力渦輪機中，連接至接收風(fēng)力的葉片的主軸旋轉(zhuǎn)，并且齒輪箱使主軸的轉(zhuǎn)速增大以使發(fā)電機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，由此發(fā)電。齒輪箱和發(fā)電機中的主軸和旋轉(zhuǎn)軸中的每一者都由滾動軸承可旋轉(zhuǎn)地支撐。用于診斷這樣的軸承的異常的異常診斷設(shè)備是已知的。存在一種眾所周知的異常診斷設(shè)備，所述異常診斷設(shè)備被配置成通過使用提供在軸承中的加速度傳感器檢測軸承的振動來進(jìn)行異常診斷(例如，參見日本專利公開號2006-105956、2009-20090和2011-154020(PTD 1至PTD 3))。例如，日本專利公開號2006-105956(PTD 1)公開了一種用于診斷并入鐵道車輛的滾動軸承裝置中的雙列圓柱滾子軸承的異常的異常診斷設(shè)備。這種異常診斷設(shè)備包括：被配置成用于驅(qū)動雙列圓柱滾子軸承旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動馬達(dá)；以及附接至軸承箱的加速度傳感器。在當(dāng)驅(qū)動馬達(dá)沒有導(dǎo)通時雙列圓柱滾子軸承在規(guī)定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)慣性旋轉(zhuǎn)過程中，基于加速度傳感器獲得的檢測信號對雙列圓柱滾子軸承進(jìn)行異常診斷(參見PTD 1)。

引用列表

專利文獻(xiàn)

PTD 1：日本專利特開號2006-105956

PTD 2：日本專利特開號2009-20090

PTD 3：日本專利特開號2011-154020

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

在諸如齒輪箱和馬達(dá)的多種不同移動零件聯(lián)接至以軸承支撐的滾動本體的情況下，加速度傳感器、振動噪聲傳感器等等可能展現(xiàn)出由于來自上述移動零件的振動和與上述移動零件相接觸所引起的振動而降低的信噪比(S/N ratio)。因此，軸承的異常檢測可能變得困難，或者用于異常檢測的邏輯可能變得復(fù)雜。同時，存在一種基于軸承的內(nèi)圈與外圈之間的位移進(jìn)行的已知異常診斷。當(dāng)內(nèi)圈與外圈之間的位移增大時，軸承支撐的滾動本體與和所述軸承相鄰定位的部件之間的相對位置關(guān)系發(fā)生改變，這可能影響相鄰的部件。例如，在軸承所支撐的主軸聯(lián)接至齒輪箱的情形下當(dāng)軸承的內(nèi)圈與外圈之間的位移增大時，整合地提供在主軸中的齒輪與另一側(cè)的齒輪之間所提供的規(guī)定側(cè)隙發(fā)生變化，這可能導(dǎo)致它們之間的錯誤接合。因此，考慮到的是內(nèi)圈與外圈之間的位移增大是與軸承的更換時間密切相關(guān)的。因此，基于內(nèi)圈與外圈之間的位移進(jìn)行的異常診斷適于作為軸承的異常診斷方法。在基于內(nèi)圈與外圈的位移進(jìn)行軸承的異常診斷的情況下，這樣的異常診斷可以通過與當(dāng)軸承處于正常狀態(tài)時在裝備安裝之后立即獲得的位移量進(jìn)行比較來執(zhí)行。這是因為受到損壞的軸承增大內(nèi)部間隙，使得內(nèi)圈與外圈之間的位移量在軸承處于正常狀態(tài)時與軸承處于異常狀態(tài)時之間是很大不同的。在這種情況下，用于檢測位移的位移傳感器的測量值在裝備維護(hù)或維修之前與之后之間可能變化。換言之，根據(jù)這樣的維護(hù)或維修，調(diào)整了位移傳感器和要測量的對象的安裝狀態(tài)或者校準(zhǔn)了位移傳感器，其結(jié)果是位移傳感器的測量值(絕對值)可能在維護(hù)或維修之前和之后改變。由于位移傳感器的測量值在維護(hù)之前和之后發(fā)生這樣的改變，所以基于位移傳感器進(jìn)行的異常診斷的準(zhǔn)確度可能下降。做出本發(fā)明來解決上述問題。本發(fā)明的目的是提供一種用于滾動軸承的異常診斷設(shè)備、風(fēng)力渦輪機、和一種用于滾動軸承的異常診斷方法，通過它們，甚至當(dāng)位移傳感器和要測量的對象的安裝狀態(tài)由于維護(hù)或維修而變化時也可以實現(xiàn)高度準(zhǔn)確的異常診斷。

問題的解決方案

根據(jù)本發(fā)明，一種用于滾動軸承的異常診斷設(shè)備包括：位移傳感器；以及診斷單元。所述滾動軸承由具有接觸角的球軸承或滾子軸承形成。所述位移傳感器被配置成用于檢測所述滾動軸承的內(nèi)圈與外圈之間的相對位移。所述診斷單元被配置成用于基于所述位移傳感器的檢測值對所述滾動軸承進(jìn)行異常診斷。所述診斷單元被配置成用于基于在所述滾動軸承的第一軸向負(fù)荷條件下所述位移傳感器的檢測值與在不同于所述第一軸向負(fù)荷條件的第二軸向負(fù)荷條件下所述位移傳感器的檢測值之間的差來進(jìn)行所述異常診斷。根據(jù)這種異常診斷設(shè)備，是基于位移傳感器在兩個不同軸向負(fù)荷條件下獲得的檢測值之間的差來進(jìn)行異常診斷。因此，采用了在不同負(fù)荷條件下的位移之間的差。由此，即使在采集了要用作進(jìn)行異常診斷的比較數(shù)據(jù)的正常狀態(tài)的數(shù)據(jù)之后對裝備進(jìn)行維護(hù)等等，但只要沒有在不同負(fù)荷條件下的測量之間進(jìn)行這樣的維護(hù)等等，異常診斷結(jié)果就很難受到位移傳感器的檢測值由于維護(hù)等等所引起的改變的影響。而且，在這種異常診斷設(shè)備中，可以通過使用軸向負(fù)荷條件來容易地設(shè)置兩個不同的負(fù)荷條件。例如，針對風(fēng)力渦輪機的主軸承，葉片的旋轉(zhuǎn)與主軸承的軸向負(fù)荷之間存在關(guān)聯(lián)。因此，可以基于葉片的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)容易地設(shè)置兩個不同的軸向負(fù)荷條件。因此，根據(jù)這種異常診斷設(shè)備，即使位移傳感器和有待測量的對象的安裝狀態(tài)由于維護(hù)或維修而改變，也可以實現(xiàn)高度準(zhǔn)確的異常診斷。優(yōu)選地，所述滾動軸承用作風(fēng)力渦輪機的主軸承。所述第一軸向負(fù)荷條件和所述第二軸向負(fù)荷條件是基于所述風(fēng)力渦輪機的發(fā)電量確定的。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述第一軸向負(fù)荷條件和所述第二軸向負(fù)荷條件是基于所述滾動軸承的轉(zhuǎn)速確定的。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述滾動軸承用作風(fēng)力渦輪機的主軸承。當(dāng)所述風(fēng)力渦輪機的葉片停止旋轉(zhuǎn)時滿足所述第一軸向負(fù)荷條件。當(dāng)所述風(fēng)力渦輪機進(jìn)行額定運行時滿足所述第二軸向負(fù)荷條件。優(yōu)選地，所述位移傳感器被配置成用于檢測所述滾動軸承的所述內(nèi)圈與所述外圈之間在旋轉(zhuǎn)軸線方向上的相對位移。并且根據(jù)本發(fā)明，一種風(fēng)力渦輪機包括：被配置成用于接收風(fēng)力的葉片；連接所述葉片的主軸；發(fā)電機；多個滾動軸承；以及異常診斷設(shè)備。所述發(fā)電機連接所述主軸或齒輪箱，該齒輪箱用于增大所述主軸的轉(zhuǎn)速。該多個滾動軸承各自被提供在所述主軸、所述齒輪箱和所述發(fā)電機中的對應(yīng)一者中。所述異常診斷設(shè)備被配置成用于診斷所述多個滾動軸承中的至少一者的異常。作為所述異常診斷設(shè)備進(jìn)行的異常診斷的目標(biāo)的目標(biāo)軸承由具有接觸角的球軸承或滾子軸承形成。所述異常診斷設(shè)備包括位移傳感器和診斷單元。所述位移傳感器被配置成用于檢測所述目標(biāo)軸承的內(nèi)圈與外圈之間的相對位移。所述診斷單元被配置成用于基于所述位移傳感器的檢測值對所述目標(biāo)軸承進(jìn)行異常診斷。所述診斷單元被配置成用于基于在所述目標(biāo)軸承的第一軸向負(fù)荷條件下所述位移傳感器的檢測值與在不同于所述第一軸向負(fù)荷條件的第二軸向負(fù)荷條件下所述位移傳感器的檢測值之間的差來進(jìn)行所述異常診斷。而且，本發(fā)明提供了一種用于滾動軸承的異常診斷方法，所述滾動軸承是由具有接觸角的球軸承或滾子軸承形成的。所述異常診斷方法包括：檢測第一位移量，所述第一位移量示出了在所述滾動軸承的第一軸向負(fù)荷條件下所述滾動軸承的內(nèi)圈與外圈之間的相對位移；檢測第二位移量，所述第二位移量示出了在不同于所述第一軸向負(fù)荷條件的第二軸向負(fù)荷條件下的相對位移；并且基于所述第一位移量與所述第二位移量之間的差來診斷所述滾動軸承的異常。

本發(fā)明的有利效果

根據(jù)本發(fā)明，即使位移傳感器和要測量的對象的安裝狀態(tài)由于維護(hù)或維修而改變也可以實現(xiàn)高度準(zhǔn)確的異常診斷。

附圖說明

圖1是示出了風(fēng)力渦輪機的構(gòu)型的示意圖，根據(jù)本發(fā)明的用于滾動軸承的異常診斷設(shè)備應(yīng)用于所述風(fēng)力渦輪機。

圖2是展示了位移傳感器的安裝實例的圖。

圖3是展示了軸承上的軸向負(fù)荷與旋轉(zhuǎn)軸線方向上的原點移位量之間關(guān)系的圖。

圖4是展示了數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行的正常狀態(tài)數(shù)據(jù)采集過程的程序的流程圖。

圖5是展示了數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行的異常診斷過程的程序的流程圖。

圖6是展示了軸承上的軸向負(fù)荷與旋軸承徑向方向上的原點移位量之間關(guān)系的圖。

圖7是流程圖，展示了當(dāng)基于發(fā)電機的發(fā)電量判定是否滿足軸向負(fù)荷條件時所進(jìn)行的異常診斷過程的程序。

圖8是流程圖，展示了當(dāng)基于主軸的轉(zhuǎn)速判定是否滿足軸向負(fù)荷條件時所進(jìn)行的異常診斷過程的程序。

具體實施方式

下文中將參照附圖描述本發(fā)明的實施例。在以下描述中，相同的或?qū)?yīng)的部件將由相同的參考字符指代，并且將不重復(fù)其詳細(xì)描述。圖1是示出了風(fēng)力渦輪機的構(gòu)型的示意圖，根據(jù)本發(fā)明的用于滾動軸承的異常診斷設(shè)備應(yīng)用于所述風(fēng)力渦輪機。參照圖1，風(fēng)力渦輪機10包括主軸20、葉片30、齒輪箱40、發(fā)電機50、用于主軸的軸承(其將被簡稱為“軸承”)60、位移傳感器70和數(shù)據(jù)處理器80。齒輪箱40、發(fā)電機50、軸承60、位移傳感器70、和數(shù)據(jù)處理器80容納在由塔100支撐的吊艙90內(nèi)。主軸20延伸進(jìn)入吊艙90，連接齒輪箱40的輸入軸，并且由軸承60可旋轉(zhuǎn)地支撐。主軸20將接收風(fēng)力的葉片30產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩傳遞給齒輪箱40的輸入軸。葉片30位于主軸20的最前端，將風(fēng)力變換成轉(zhuǎn)矩，并且將轉(zhuǎn)矩傳遞給主軸20。齒輪箱40被提供在主軸20與發(fā)電機50之間，用于增大主軸20的轉(zhuǎn)速并將轉(zhuǎn)速輸出給發(fā)電機50。以實例方式，齒輪箱40由包括例如行星齒輪、中間軸、和高速軸的加速齒輪機構(gòu)形成。齒輪箱40內(nèi)部還配備有可旋轉(zhuǎn)地支撐多個軸的多個軸承，然而沒有特別示出這些軸。發(fā)電機50連接齒輪箱40的輸出軸，用于使用從齒輪箱40接收的轉(zhuǎn)矩發(fā)電。發(fā)電機50例如由感應(yīng)發(fā)電機(但不限于此)形成。發(fā)電機50內(nèi)部還配備有可旋轉(zhuǎn)地支撐轉(zhuǎn)子的軸承。軸承60固定在吊艙90內(nèi)并且可旋轉(zhuǎn)地支撐主軸20。軸承60用作滾動軸承。在本實施例中，軸承60由具有接觸角的球軸承或滾子軸承(圓錐滾子軸承、調(diào)心滾子軸承等等)形成。應(yīng)注意，軸承60可以是單列型軸承或雙列型軸承。位移傳感器70用作用于檢測軸承60的內(nèi)圈與外圈之間的相對位移的傳感器。位移傳感器70固定在軸承60的殼體中并且被配置成用于將檢測值輸出到數(shù)據(jù)處理器80。圖2是展示了位移傳感器70的安裝實例的圖。參照圖2，位移傳感器70固定提供在殼體64的側(cè)部65，軸承60的外圈62(靜止環(huán))固定于該殼體。并且，位移傳感器70安排在主軸20附近。在這種情形下，位移傳感器70測量主軸20相對于殼體64(側(cè)部65)在沿旋轉(zhuǎn)軸線O的方向上的位移，由此檢測內(nèi)圈61(轉(zhuǎn)動環(huán))相對于外圈62在旋轉(zhuǎn)軸線方向上的相對位移。位移傳感器70被調(diào)整成使得當(dāng)主軸20停止旋轉(zhuǎn)(換言之，軸承60上的軸向負(fù)荷為0)時移位量變?yōu)?。因此，位移傳感器70檢測主軸20由于主軸20旋轉(zhuǎn)所引起的在沿旋轉(zhuǎn)軸線O方向上的位移。例如，位移傳感器70由非接觸式傳感器(如電渦流式傳感器)或接觸式傳感器形成，或者由攝像機等等形成。再次參照圖1，數(shù)據(jù)處理器80被提供在吊艙90內(nèi)并且被配置成用于從位移傳感器70接收檢測值。如上所述，位移傳感器70的檢測值示出軸承60的內(nèi)圈與外圈之間在旋轉(zhuǎn)軸線方向上的相對位移。根據(jù)提前設(shè)置的程序，數(shù)據(jù)處理器80通過稍后闡述的方法基于軸承60的內(nèi)圈與外圈之間在旋轉(zhuǎn)軸線方向上的相對位移來對軸承60進(jìn)行異常診斷。應(yīng)注意，這種數(shù)據(jù)處理器80對應(yīng)于本發(fā)明中的“診斷單元”的一個實施例。在本風(fēng)力渦輪機10中，當(dāng)風(fēng)力使葉片30旋轉(zhuǎn)時，軸向負(fù)荷(在旋轉(zhuǎn)軸線方向上的負(fù)荷)被施加給支撐著主軸20的軸承60。然后，在根據(jù)本實施例的異常診斷設(shè)備中，基于根據(jù)軸向負(fù)荷(基于位移傳感器70的檢測值)在軸承60中發(fā)生的內(nèi)圈與外圈之間的軸向位移對軸承60進(jìn)行異常診斷。下文將詳細(xì)描述針對軸承60的這樣的異常診斷。圖3是展示了軸承60上的軸向負(fù)荷與在旋轉(zhuǎn)軸線方向上的原點移位量之間關(guān)系的圖。參照圖3，水平軸線示出了軸承60上的軸向負(fù)荷。軸向負(fù)荷取決于葉片30的旋轉(zhuǎn)，并且尤其取決于使用從葉片30接收的旋轉(zhuǎn)力發(fā)電的發(fā)電機50的發(fā)電量、主軸20的轉(zhuǎn)速等等。軸向負(fù)荷為0，這意味著葉片30停止旋轉(zhuǎn)。軸向負(fù)荷為F2，這意味著這個風(fēng)力渦輪機10進(jìn)行額定運行。軸向負(fù)荷為F1，這意味著風(fēng)力渦輪機10進(jìn)行與50％額定運行相對應(yīng)的操作。豎直軸線示出了在旋轉(zhuǎn)軸線方向上的原點移位量。旋轉(zhuǎn)軸線方向上的原點移位量指明作為旋轉(zhuǎn)環(huán)的內(nèi)圈的中心點(內(nèi)圈的中心軸線與內(nèi)圈的軸向中心平面的交點)的原點相對于作為靜止環(huán)的外圈的(作為原點的)中心點(外圈的中心軸線與外圈的軸向中心平面的交點)的軸向移位量。換言之，在旋轉(zhuǎn)軸線方向上的這個原點移位量由位移傳感器70(圖1和圖2)檢測。在圖中，圓圈標(biāo)記指示當(dāng)軸承60處于正常狀態(tài)時(例如，風(fēng)力渦輪機10安裝后立即)獲得的數(shù)據(jù)，而三角形標(biāo)記指示當(dāng)軸承60處于異常狀態(tài)時(軸承60受損)獲得的數(shù)據(jù)。在軸承60處于正常狀態(tài)和處于異常狀態(tài)兩種情況下，在旋轉(zhuǎn)軸線方向上的原點移位量隨著軸向負(fù)荷增大而增大。另外，當(dāng)軸承受到損壞時，內(nèi)部間隙變得更大，使得在軸承60的異常狀態(tài)下與在軸承60的正常狀態(tài)下相比與同一軸向負(fù)荷相關(guān)的在軸線方向上的原點移位量更大。因此，可以通過將在某一軸向負(fù)荷條件(例如，圖中的F2)下在軸線方向上的原點移位量與當(dāng)軸承60處于正常狀態(tài)下時獲得的原點移位量進(jìn)行比較來執(zhí)行軸承60的異常診斷。在這種情況下，在軸線方向上的原點移位量由位移傳感器70檢測，并且位移傳感器70的測量值可能在裝備維護(hù)或維修之前和之后改變。確切地，根據(jù)裝備的維護(hù)或維修，調(diào)整了位移傳感器70和要測量的對象的安裝狀態(tài)或者校準(zhǔn)了位移傳感器70，其結(jié)果是位移傳感器70的測量值(絕對值)可能在維護(hù)或維修之前和之后改變。由于位移傳感器70的測量值以此方式在維護(hù)之前和之后改變，所以基于位移傳感器70進(jìn)行的異常診斷的準(zhǔn)確度可能下降。因此，在根據(jù)本實施例的異常診斷設(shè)備中，是基于位移傳感器70在軸承60的兩個不同軸向負(fù)荷條件下獲得的檢測值之間的差來進(jìn)行異常診斷。確切地，針對在規(guī)定的第一軸向負(fù)荷條件下位移傳感器70的檢測值與在不同于第一軸向負(fù)荷條件的規(guī)定的第二軸向負(fù)荷條件下位移傳感器70的檢測值之間的差(這個差在下文中又稱為“位移差”)，將診斷時的數(shù)據(jù)與正常狀態(tài)時的數(shù)據(jù)相互比較。例如，在診斷中位移差比正常狀態(tài)下的位移差高k(k>1)倍時，診斷為軸承60處于異常狀態(tài)。確切地，例如，假設(shè)當(dāng)葉片30停止(＝0)時獲得的軸向負(fù)荷被定義為第一軸向負(fù)荷條件，并且當(dāng)風(fēng)力渦輪機10執(zhí)行額定運行時獲得的軸向負(fù)荷(例如，圖中的F2)被定義為第二軸向負(fù)荷條件，則在安裝風(fēng)力渦輪機10后立即(在維護(hù)或維修之前)在第一和第二軸向負(fù)荷條件下基于位移傳感器70的檢測值計算位移差Δδn，并且這個位移差Δδn被記錄為正常狀態(tài)下獲得的數(shù)據(jù)。在異常診斷時(其可以在維護(hù)之后)，在第一和第二軸向負(fù)荷條件下基于位移傳感器70的檢測值再次計算位移差Δδ。然后，當(dāng)此位移差Δδ例如比正常狀態(tài)下的位移差Δδn高k倍時，診斷為軸承60處于異常狀態(tài)。以此方式，使用了在兩個不同軸向負(fù)荷條件下在旋轉(zhuǎn)軸線方向上的原點移位量之間的差(位移差)。由此，除非在兩個軸向負(fù)荷條件下的測量之間進(jìn)行維護(hù)或維修，否則即使在已經(jīng)采集了正常狀態(tài)下的數(shù)據(jù)之后進(jìn)行維護(hù)或維修也很難影響異常診斷的準(zhǔn)確度。另外，在根據(jù)本實施例的異常診斷設(shè)備中，軸向負(fù)荷被用作負(fù)荷條件。軸向負(fù)荷取決于葉片30的旋轉(zhuǎn)。因此，根據(jù)本異常診斷設(shè)備，可以如上所述容易地設(shè)置兩個不同的軸向負(fù)荷條件(當(dāng)葉片30停止旋轉(zhuǎn)/在額定運行過程中)。圖4是展示了數(shù)據(jù)處理器80進(jìn)行的正常狀態(tài)數(shù)據(jù)采集過程的程序的流程圖。此流程圖中所示的過程是在主例程調(diào)用時被執(zhí)行并且以規(guī)則間隔或每次滿足預(yù)定條件而被執(zhí)行。參照圖4，數(shù)據(jù)處理器80判定有待與異常診斷時采集的數(shù)據(jù)相比較的正常狀態(tài)下數(shù)據(jù)是否已經(jīng)被采集(步驟S10)。在這種情況下，基于正常狀態(tài)采集標(biāo)志(在裝備安裝過程中被關(guān)閉并且在稍后描述的步驟S90打開)來判定是否已經(jīng)采集所述數(shù)據(jù)。當(dāng)判定已經(jīng)采集了該數(shù)據(jù)(步驟S10中為是(YES))時，數(shù)據(jù)處理器80使過程前進(jìn)到步驟S100而不進(jìn)行一系列后續(xù)步驟。當(dāng)在步驟S10判定還沒有采集該數(shù)據(jù)(步驟S10中為否(NO))時，數(shù)據(jù)處理器80判定葉片30是否停止旋轉(zhuǎn)(步驟S20)。進(jìn)行這個判定過程以判定是否滿足第一軸向負(fù)荷條件。當(dāng)判定葉片30停止旋轉(zhuǎn)(步驟S20中為是)時，判定滿足第一軸向負(fù)荷條件。然后數(shù)據(jù)處理器80將位移傳感器70的檢測值作為δn0記錄在記錄裝置中(未示出，其在下文中將一樣)(步驟S30)。此外，當(dāng)在步驟S20中判定葉片30正旋轉(zhuǎn)(步驟S20中為否)時，不進(jìn)行步驟S30中的過程并且所述過程轉(zhuǎn)到步驟S40。然后，數(shù)據(jù)處理器80判定風(fēng)力渦輪機10是否在進(jìn)行額定運行(步驟S40)。進(jìn)行這個判定過程以判定是否滿足第二軸向負(fù)荷條件。是例如基于發(fā)電機50的發(fā)電量和葉片30(主軸20)的轉(zhuǎn)速來做出對于是否正進(jìn)行額定運行的判定。當(dāng)判定風(fēng)力渦輪機10正進(jìn)行額定運行(步驟S40中為是)時，判定滿足第二軸向負(fù)荷條件。然后，數(shù)據(jù)處理器80將位移傳感器70的檢測值作為δn1記錄在記錄裝置中(步驟S50)。此外，當(dāng)在步驟S40中判定并非正進(jìn)行額定運行(步驟S40中為否)時，不進(jìn)行步驟S50中的過程并且所述過程轉(zhuǎn)到步驟S60。然后，數(shù)據(jù)處理器80判定位移傳感器70獲得的檢測值δn0和δn1是否記錄在記錄裝置中(步驟S60)。如果檢測值δn0和δn1中的至少一者未被記錄(步驟S60中為否)，則不進(jìn)行一系列后續(xù)步驟并且所述過程轉(zhuǎn)到步驟S100。當(dāng)在步驟S60中判定檢測值δn0和δn1兩者均被記錄(步驟S60中為是)，則數(shù)據(jù)處理器80計算位移差Δδn，所述位移差示出了在第二軸向負(fù)荷條件下獲得的檢測值δn1與在第一軸向負(fù)荷條件獲得的檢測值δn0之間的差(步驟S70)。然后，數(shù)據(jù)處理器80將示出了正常狀態(tài)下的數(shù)據(jù)的位移差Δδn記錄在記錄裝置(步驟S80)中，并且打開正常狀態(tài)數(shù)據(jù)采集標(biāo)志(步驟S90)。圖5是展示了數(shù)據(jù)處理器80進(jìn)行的異常診斷過程的程序的流程圖。此流程圖中所示的過程也是在主例程調(diào)用時被執(zhí)行并且以規(guī)則間隔或每次滿足預(yù)定條件而被執(zhí)行。參照圖5，數(shù)據(jù)處理器80判定正常狀態(tài)數(shù)據(jù)采集標(biāo)志是否打開(步驟S105)。當(dāng)正常狀態(tài)數(shù)據(jù)采集標(biāo)志關(guān)閉(步驟S105中為否)時，數(shù)據(jù)處理器80使過程前進(jìn)到步驟S190而不進(jìn)行一系列后續(xù)步驟。當(dāng)在步驟S105判定正常狀態(tài)數(shù)據(jù)采集標(biāo)志打開(步驟S105中為是)時，數(shù)據(jù)處理器80判定葉片30是否停止旋轉(zhuǎn)(步驟S110)。當(dāng)判定葉片30停止旋轉(zhuǎn)(步驟S110中為是)時，判定滿足第一軸向負(fù)荷條件。然后，數(shù)據(jù)處理器80將位移傳感器70的檢測值作為δ0記錄在記錄裝置中(步驟S120)。此外，當(dāng)在步驟S110中判定葉片30正旋轉(zhuǎn)(步驟S110中為否)時，不進(jìn)行步驟S120中的過程并且所述過程轉(zhuǎn)到步驟S130。然后，數(shù)據(jù)處理器80判定風(fēng)力渦輪機10是否在進(jìn)行額定運行(步驟S130)。當(dāng)判定風(fēng)力渦輪機10正進(jìn)行額定運行(步驟S130中為是)時，判定滿足第二軸向負(fù)荷條件。然后，數(shù)據(jù)處理器80將位移傳感器70的檢測值作為δ1記錄在記錄裝置中(步驟S140)。此外，當(dāng)在步驟S130中判定并非正進(jìn)行額定運行(步驟S130中為否)時，不進(jìn)行步驟S140中的過程并且所述過程轉(zhuǎn)到步驟S150。然后，數(shù)據(jù)處理器80判定位移傳感器70獲得的檢測值δ0和δ1是否記錄在記錄裝置中(步驟S150)。如果檢測值δ0和δ1中的至少一者未被記錄(步驟S150中為否)，則不進(jìn)行一系列后續(xù)步驟并且所述過程轉(zhuǎn)到步驟S190。當(dāng)在步驟S150中判定檢測值δ0和δ1兩者均被記錄(步驟S150中為是)，則數(shù)據(jù)處理器80計算位移差Δδn，所述位移差示出了在第二軸向負(fù)荷條件下獲得的檢測值δ1與在第一軸向負(fù)荷條件獲得的檢測值δ0之間的差(步驟S160)。然后，數(shù)據(jù)處理器80判定在步驟S160計算的位移差Δδ是否大于閾值δcr(步驟S170)。這個閾值δcr被用來判定軸承60是否處于異常狀態(tài)，并且例如，是基于示出了以圖4中所示的正常狀態(tài)數(shù)據(jù)采集過程來采集的正常狀態(tài)下的數(shù)據(jù)的位移差Δδn確定的。通過實例方式，閾值δcr被設(shè)置為比正常狀態(tài)下的位移差Δδn高k(k>1)倍。然后，當(dāng)在步驟S170判定位移差Δδ大于閾值δcr(步驟S170中為是)時，數(shù)據(jù)處理器80輸出警報，所述警報指示異常診斷結(jié)果示出“異?！?步驟S180)。另一方面，當(dāng)在步驟S170判定位移差Δδ等于或小于閾值δcr(步驟S170中為否)時，數(shù)據(jù)處理器80使過程前進(jìn)到步驟S190，而不進(jìn)行步驟S180中的過程。如上所述，在本實施例中，基于位移傳感器70在兩個不同第一和第二軸向負(fù)荷條件下的檢測值之間的差來進(jìn)行異常診斷。因此，采用了在不同軸向負(fù)荷條件下位移之間的差。由此，即使在采集了要用作進(jìn)行異常診斷的比較數(shù)據(jù)的正常狀態(tài)的數(shù)據(jù)之后對裝備進(jìn)行維護(hù)等等，但只要沒有在兩個不同負(fù)荷條件下的測量之間進(jìn)行這樣的維護(hù)等等，異常診斷結(jié)果就很難受到位移傳感器70的檢測值由于維護(hù)等等所引起的改變的影響。而且，在本異常診斷設(shè)備中，可以通過使用軸向負(fù)荷條件來容易地設(shè)置兩個不同的負(fù)荷條件。例如，在風(fēng)力渦輪機10的軸承60中，葉片30的旋轉(zhuǎn)與軸承60的軸向負(fù)荷之間存在關(guān)聯(lián)，使得可以基于葉片30的旋轉(zhuǎn)條件來容易地設(shè)置兩個不同軸向負(fù)荷條件。因此，根據(jù)本實施例，即使位移傳感器70和要測量的對象的安裝狀態(tài)由于維護(hù)、維修等等而改變也可以實現(xiàn)高度準(zhǔn)確的異常診斷。[修改1]

在上述實施例中，是通過將軸承60內(nèi)圈與外圈之間在旋轉(zhuǎn)軸線方向上的與軸向負(fù)荷相關(guān)的位移、與當(dāng)軸承60處于正常狀態(tài)時獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來進(jìn)行異常診斷(圖3)。然而，可以通過將內(nèi)圈與外圈之間在軸承徑向方向(垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的方向)上的在與軸向負(fù)荷相關(guān)的位移、與在正常狀態(tài)下獲得的數(shù)據(jù)相比較來進(jìn)行異常診斷。再次參照圖2，在本修改1中，位移傳感器70測量主軸20相對于殼體64(側(cè)部65)在垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的方向上的位移，由此檢測內(nèi)圈61相對于外圈62在軸承徑向方向上的相對位移。位移傳感器70例如豎直位于主軸20下方并且用于檢測主軸20由于主軸20旋轉(zhuǎn)所引起的在豎直方向上的位移。圖6是示出了軸承60上的軸向負(fù)荷與軸承徑向方向上的原點移位量之間的關(guān)系的圖。參照圖6，水平軸線示出了軸承60上的軸向負(fù)荷。豎直軸線示出了軸承60在徑向方向上的原點移位量。在這種情況下，在軸承徑向方向上的原點移位量示出了用作旋轉(zhuǎn)環(huán)的內(nèi)圈的中心軸線相對于用作靜止環(huán)的外圈的中心軸線(作為原點)在豎直向下方向上的移位量。在圖中，圓圈標(biāo)記指示當(dāng)軸承60處于正常狀態(tài)時獲得的數(shù)據(jù)，而三角形標(biāo)記指示當(dāng)軸承60處于異常狀態(tài)時獲得的數(shù)據(jù)。而且在軸承60處于正常狀態(tài)和處于異常狀態(tài)兩種情況下，當(dāng)軸向負(fù)荷為0(零)時(當(dāng)主軸20停止旋轉(zhuǎn)時)徑向方向上的原點移位量達(dá)到最大值，并且然后，徑向方向上的原點移位量隨著軸向負(fù)荷增大而減小。在這種情況下，當(dāng)軸承受到損壞時，內(nèi)部間隙增大。因此，在相對小的軸向負(fù)荷下在徑向方向上的原點移位量大于在正常狀態(tài)下獲得的原點移位量。并且，原點移位量相對于軸向負(fù)荷增加而發(fā)生的改變大于正常狀態(tài)下的改變(Δδa(異常狀態(tài))>Δδn(正常狀態(tài)))。因此，針對在規(guī)定的第一軸向負(fù)荷條件(例如，0負(fù)荷)下徑向方向上的原點移位量與在同第一軸向負(fù)荷條件不同的規(guī)定的第二軸向負(fù)荷條件(例如，圖中的F2)下徑向方向上的原點移位量之間的差(位移差)，將診斷時獲得的位移差Δδ與在正常狀態(tài)下獲得位移差Δδn相比較。然后，例如，在診斷中的位移差Δδ比正常狀態(tài)下的位移差Δδn高k(k>1)倍時，可以診斷為軸承60處于異常狀態(tài)。此外，當(dāng)比較圖3和圖6時，在不同的軸向負(fù)荷條件下原點移位量之間的差在旋轉(zhuǎn)軸線方向上比在軸承徑向方向上更大。因此，可以認(rèn)為，與根據(jù)本修改1的方法相比，通過使用位移傳感器70測量旋轉(zhuǎn)軸線方向上的位移的方法可以完成更準(zhǔn)確的異常診斷。[修改2]

根據(jù)上述實施例，在數(shù)據(jù)處理器80進(jìn)行的異常診斷過程(圖5)中，當(dāng)葉片30停止旋轉(zhuǎn)時滿足第一軸向負(fù)荷條件，并且當(dāng)風(fēng)力渦輪機10進(jìn)行額定運轉(zhuǎn)時滿足第二軸向負(fù)荷條件，但第一和第二軸向負(fù)荷條件不限于此。軸向負(fù)荷取決于葉片30的旋轉(zhuǎn)(隨著風(fēng)力越大，葉片30的轉(zhuǎn)速變得越高并且軸向負(fù)荷也變得越大)，并且使主軸20的轉(zhuǎn)速與發(fā)電機50的發(fā)電量相關(guān)聯(lián)，所述發(fā)電機使用從葉片30接收的旋轉(zhuǎn)力發(fā)電。因此，可以基于發(fā)電機50的發(fā)電量P和主軸20(葉片30)的轉(zhuǎn)速N判定是否滿足規(guī)定的軸向負(fù)荷條件。圖7是流程圖，展示了當(dāng)基于發(fā)電機50的發(fā)電量判定是否滿足軸向負(fù)荷條件時所執(zhí)行的異常診斷過程的程序。此流程圖中所示的過程也是在主例程調(diào)用時被執(zhí)行并且以規(guī)則間隔或每次滿足預(yù)定條件而被執(zhí)行。參照圖7，代替圖5中所示的流程圖中的步驟S110和S130，此流程圖包括步驟S112和S132。換言之，當(dāng)在步驟S105判定正常狀態(tài)數(shù)據(jù)采集標(biāo)志打開(步驟S105中為是)時，數(shù)據(jù)處理器80判定發(fā)電機50的發(fā)電量P是否小于閾值P0(步驟S112)。這個閾值P0設(shè)置為比發(fā)電機50的額定發(fā)電量相對更小的值，并且例如設(shè)置為額定發(fā)電量的大約10％到20％。然后，當(dāng)判定發(fā)電量P小于閾值P0(步驟S112中為是)時，判定滿足第一軸向負(fù)荷條件。然后，數(shù)據(jù)處理器80將位移傳感器70的檢測值作為δ0記錄在記錄裝置中(步驟S120)。另外，數(shù)據(jù)處理器80判定發(fā)電機50的發(fā)電量P是否大于閾值P1(步驟S132)。這個閾值P1設(shè)置為更接近發(fā)電機50的額定發(fā)電量的值，并且例如設(shè)置為額定發(fā)電量的大約80％到90％。然后，當(dāng)判定發(fā)電量P大于閾值P1(步驟S132中為是)時，判定滿足第二軸向負(fù)荷條件。然后，數(shù)據(jù)處理器80將位移傳感器70的檢測值作為δ1記錄在記錄裝置中(步驟S140)。除了上述內(nèi)容以外，這些過程與圖3中所示的流程圖中解釋的過程相同。

另外，圖8是流程圖，展示了當(dāng)基于主軸20的轉(zhuǎn)速判定是否滿足軸向負(fù)荷條件時所執(zhí)行的異常診斷過程的程序。此流程圖中所示的過程也是在主例程調(diào)用時被執(zhí)行并且以規(guī)則間隔或每次滿足預(yù)定條件而被執(zhí)行。參照圖8，代替圖5中所示的流程圖中的步驟S110和S130，此流程圖包括步驟S114和S134。換言之，當(dāng)在步驟S105判定正常狀態(tài)數(shù)據(jù)采集標(biāo)志打開(步驟S105中為是)時，數(shù)據(jù)處理器80判定主軸20的轉(zhuǎn)速N是否小于閾值N0(步驟S114)。這個閾值N0設(shè)置為比主軸20的額定轉(zhuǎn)速相對更小的值，并且例如設(shè)置為額定轉(zhuǎn)速的大約10％到20％。然后，當(dāng)判定轉(zhuǎn)速N小于閾值N0(步驟S114中為是)時，判定滿足第一軸向負(fù)荷條件。然后，數(shù)據(jù)處理器80將位移傳感器70的檢測值作為δ0記錄在記錄裝置中(步驟S120)。另外，數(shù)據(jù)處理器80判定主軸20的轉(zhuǎn)速N是否高于閾值N1(步驟S134)。這個閾值N1設(shè)置為更接近主軸20的額定轉(zhuǎn)速的值，并且例如設(shè)置為額定轉(zhuǎn)速的大約80％到90％。然后，當(dāng)判定轉(zhuǎn)速N高于閾值N1(步驟S134中為是)時，判定滿足第二軸向負(fù)荷條件。然后，數(shù)據(jù)處理器80將位移傳感器70的檢測值作為δ1記錄在記錄裝置中(步驟S140)。除了上述內(nèi)容以外，這些過程與圖3中所示的流程圖中解釋的過程相同。

此外，在上述修改2中，可以通過使用位移傳感器70檢測軸承60的內(nèi)圈與外圈之間在軸向方向上的位移來進(jìn)行異常診斷，或者可以通過使用位移傳感器70檢測軸承60的內(nèi)圈與外圈之間在軸承徑向方向上的位移來進(jìn)行異常診斷。還再次參照圖1，在上述實施例和修改中，位移傳感器70附接至支撐主軸20的軸承60上并且被配置成用于對軸承60進(jìn)行異常診斷。除了軸承60以外或代替軸承60，在齒輪箱40或發(fā)電機50中提供的軸承也可以配備有位移傳感器，使得可以通過與上述實施例或修改中的相同的方法來對齒輪箱40或發(fā)電機50中提供的這個軸承進(jìn)行異常診斷。而且，在上述實施例和修改中已經(jīng)給出了關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的用于滾動軸承的異常診斷設(shè)備應(yīng)用于風(fēng)力渦輪機的情況的解釋，但本發(fā)明的適用范圍不必局限于風(fēng)力渦輪機。另外，本發(fā)明不排除使用諸如加速度傳感器的振動傳感器進(jìn)行的異常診斷。根據(jù)本發(fā)明的異常診斷可以與使用振動傳感器進(jìn)行的異常診斷相組合，使得可以實現(xiàn)更準(zhǔn)確的異常診斷。在此公開的每個實施例還旨在當(dāng)適當(dāng)時組合并且由此實施。應(yīng)領(lǐng)會的是，在此公開的實施例在所有方面都是以說明方式，而非限制方式。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書的條款而不是由以上提供的對實施例的描述來限定，并且旨在包括在等效于權(quán)利要求書的條款的含義和范圍內(nèi)的任何修改。

參考標(biāo)記列表

10風(fēng)力渦輪機、20主軸、30葉片、40齒輪箱、50發(fā)電機、60軸承、61內(nèi)圈、62外圈、63滾子、64殼體、65側(cè)部、70位移傳感器、80數(shù)據(jù)處理器、90吊艙、100塔。