本發(fā)明涉及軸承的監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及變槳軸承的監(jiān)測方法和監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

能源是社會經(jīng)濟和人類生活的主要物質(zhì)基礎(chǔ)，是社會發(fā)展的動力。然而，作為世界能源主要支柱的石油、煤炭、天然氣等不可再生的能源的儲量日趨減少，世界各個國家都在發(fā)展風(fēng)力發(fā)電，風(fēng)力發(fā)電作為新能源，已經(jīng)形成了成熟的規(guī)模。

風(fēng)力發(fā)電機是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備，在風(fēng)力發(fā)電機中，變槳軸承作為葉片和輪轂的連接部件，在風(fēng)力發(fā)電的變槳過程中起到了十分重要的作用。變槳是通過調(diào)整槳葉角度，改變氣流對葉片的攻角，從而改變風(fēng)電機組獲取的空氣動力，使風(fēng)力發(fā)電機按照設(shè)計的輸出功率輸出。由于葉片重量和氣動推力較大，變槳軸承要承受很大的載荷，尤其是變槳軸承的端面和用于連接的螺栓孔，可能會因為載荷過大而出現(xiàn)裂紋。而且，變槳軸承工作的環(huán)境惡劣，環(huán)境溫度梯度大，變槳軸承也有可能會因為溫度的變化影響油脂的潤滑和材料的特性從而引起失效。由于變槳軸承結(jié)構(gòu)應(yīng)力復(fù)雜，工作溫度場分布不均，為了提早預(yù)警，降低質(zhì)量和安全事故，監(jiān)測手段至關(guān)重要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

以往，監(jiān)測軸承的技術(shù)手段不足，且無法全面考量軸承的受力特性。目前的手段是利用電阻應(yīng)變片在可能的受力集中點進(jìn)行安裝測量，但是因為軸承本身應(yīng)力集中區(qū)域安裝空間和被測面較小，加上電阻應(yīng)變片測量只是單點應(yīng)力測量，如果要描述線應(yīng)力和面應(yīng)力需要安裝大量的電阻應(yīng)變片、引線和采集設(shè)備通道，成本較高，操作困難，使用壽命短，加上變槳軸承工作環(huán)境有強磁場對監(jiān)測結(jié)果有較大的影響。另外，如果要測量整個軸承的溫度場分布，需額外加裝溫度傳感器、布線和采集設(shè)備。

本發(fā)明的目的在于提供一種變槳軸承的監(jiān)測方法和監(jiān)測系統(tǒng)，能夠避免電磁干擾，延長使用壽命，安裝和布線簡單，并且能夠降低變槳軸承的監(jiān)測成本。

本發(fā)明的一個方面提供了一種變槳軸承的監(jiān)測方法，所述變槳軸承包括軸承端面和被開設(shè)在所述軸承端面上的螺栓孔，所述監(jiān)測方法包括：利用光纖光柵傳感測量系統(tǒng)對所述軸承端面或所述螺栓孔的溫度參數(shù)和應(yīng)變參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測；以及利用所述溫度參數(shù)對所述軸承端面或所述螺栓孔的應(yīng)變參數(shù)進(jìn)行校正，以獲得實際應(yīng)變參數(shù)。

本發(fā)明的另一個方面提供一種變槳軸承的監(jiān)測系統(tǒng)，變槳軸承包括軸承端面和被開設(shè)在所述軸承端面上的螺栓孔，所述監(jiān)測系統(tǒng)包括：光纖光柵傳感測量系統(tǒng)，對所述軸承端面或所述螺栓孔的溫度參數(shù)和應(yīng)變參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測；以及校正單元，利用所述溫度參數(shù)對所述軸承端面或所述螺栓孔的應(yīng)變參數(shù)進(jìn)行校正，以獲得實際應(yīng)變參數(shù)。

根據(jù)上述的變槳軸承的監(jiān)測方法和監(jiān)測系統(tǒng)，使用光纖光柵傳感測量系統(tǒng)代替了以往的電阻應(yīng)變片。由于變槳軸承有時會處于高濕、煙霧、或雷電的工作環(huán)境中，光纖光柵傳感器由光纖制得，光纖的絕緣性能好、耐腐蝕、化學(xué)性能穩(wěn)定，無需電源驅(qū)動，且光纖光柵傳感器中傳遞的光信號不受電磁干擾的影響，在高濕、煙霧、雷電或電磁干擾的工作環(huán)境中，均可穩(wěn)定使用。因此，能夠避免電磁干擾，延長了使用壽命，安裝和布線都很簡單。另外，光纖光柵傳感器能夠通過裸光柵覆蓋、微型傳感器熔接等方式，組成與變槳軸承外圈端面、內(nèi)圈端面以及外圈圓周面或螺栓孔等選定部位相應(yīng)的形狀，因此安裝難度和安裝成本均較低。

根據(jù)上述的變槳軸承的監(jiān)測方法和監(jiān)測系統(tǒng)，使用光纖光柵傳感測量系統(tǒng)對軸承端面的應(yīng)變和溫度進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)軸承端面的應(yīng)變以及預(yù)先建立的軸承端面的應(yīng)變與螺栓孔的應(yīng)變的對應(yīng)關(guān)系來獲取螺栓孔的應(yīng)變。即，只需要在變槳軸承的軸承端面上安裝光纖光柵傳感器，根據(jù)預(yù)定的變槳軸承的軸承端面的應(yīng)變與變槳軸承的螺栓孔的應(yīng)變的對應(yīng)關(guān)系，就可得到變槳軸承的螺栓孔的應(yīng)變，而不需要在變槳軸承的軸承端面和螺栓孔中都安裝光纖光柵傳感器，從而降低變槳軸承的軸承端面和螺栓孔的監(jiān)測成本。另外，根據(jù)變槳軸承的軸承端面的應(yīng)變以及預(yù)定的變槳軸承的軸承端面的應(yīng)變與變槳軸承的螺栓孔的應(yīng)變的對應(yīng)關(guān)系，能夠得到較準(zhǔn)確的螺栓孔的應(yīng)變，由此不需要在螺栓孔中安裝傳感器，螺栓孔中可以放置螺栓，保證了變槳軸承的使用壽命。因此，能夠在確保變槳軸承的使用壽命的同時，得到較準(zhǔn)確的螺栓孔內(nèi)的應(yīng)變的監(jiān)測結(jié)果?；蛘?，使用光纖光柵傳感測量系統(tǒng)對螺栓孔的應(yīng)變和溫度進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)螺栓孔的應(yīng)變以及預(yù)先建立的軸承端面的應(yīng)變與螺栓孔的應(yīng)變的對應(yīng)關(guān)系來獲取軸承端面的應(yīng)變。即，同樣地，只需要在變槳軸承的螺栓孔中安裝光纖光柵傳感器，根據(jù)預(yù)定的變槳軸承的軸承端面的應(yīng)變與變槳軸承的螺栓孔的應(yīng)變的對應(yīng)關(guān)系，就可得到變槳軸承的端面和螺栓孔的應(yīng)變，而不需要在變槳軸承的軸承端面和螺栓孔中都安裝光纖光柵傳感器，從而降低變槳軸承的軸承端面和螺栓孔的監(jiān)測成本。

根據(jù)上述的變槳軸承的監(jiān)測方法和監(jiān)測系統(tǒng)，在軸承端面圓周的0°、90°、180°和270°處安裝光纖光柵傳感器，即采用環(huán)形布置方式來布置光纖光柵傳感器。通過上述光纖光柵傳感器的布置，能夠準(zhǔn)確評估變槳軸承的線或面應(yīng)力以及溫度場，優(yōu)化了設(shè)計參數(shù)，降低了故障概率。

根據(jù)上述的變槳軸承的監(jiān)測方法和監(jiān)測系統(tǒng)，在所述軸承端面圓周的0°和180°處設(shè)置多個測點安裝所述光纖光柵傳感器。由于在變槳軸承的軸承端面上的0°和180°處承載的載荷較大，在此處集中多點測量，從而能夠更加準(zhǔn)確測得此處的應(yīng)力狀態(tài)。

根據(jù)上述的變槳軸承的監(jiān)測方法和監(jiān)測系統(tǒng)，在所述螺栓孔的內(nèi)壁沿軸向或徑向安裝所述光纖光柵傳感器。由于變槳軸承的螺栓孔的內(nèi)壁裂紋更容易沿軸向或徑向發(fā)生損壞，因此沿著軸向或徑向布置光纖光柵傳感器，從而能夠更加準(zhǔn)確測得螺栓孔的應(yīng)力狀態(tài)。

根據(jù)上述的變槳軸承的監(jiān)測方法和監(jiān)測系統(tǒng)，光纖光柵傳感器通過光纖鏈路與光解調(diào)儀連接，光纖鏈路的兩端分別與光解調(diào)儀連接。由此能夠同步地采集數(shù)據(jù)，可做到通訊故障冗余設(shè)計，即使光路中間某處故障，也不會影響整個光路的通訊測試。

附圖說明

下面將參考附圖來描述本發(fā)明示例性實施例的特征、優(yōu)點和技術(shù)效果。

圖1是示出本發(fā)明涉及的變槳軸承的結(jié)構(gòu)的主視圖；

圖2是示出本發(fā)明涉及的光纖光柵傳感測量系統(tǒng)的構(gòu)成圖；

圖3是示出本發(fā)明涉及的變槳軸承的監(jiān)測方法之一的流程圖；

圖4是示出本發(fā)明涉及的變槳軸承的監(jiān)測方法之二的流程圖；

圖5例示出變槳軸承的外圈端面的應(yīng)變與螺栓孔的應(yīng)變的對應(yīng)關(guān)系；

圖6是示出本發(fā)明涉及的變槳軸承的監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成圖。

在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。附圖并未按照實際的比例繪制。

標(biāo)號說明

100變槳軸承；110軸承外圈；120軸承內(nèi)圈；130外圈端面；140內(nèi)圈端面；1～54螺栓孔；200光纖光柵應(yīng)變和溫度傳感器；300光纖鏈路；400光解調(diào)儀；500光纖光柵傳感測量系統(tǒng)；500a校正單元；600獲取單元；700預(yù)警單元；800監(jiān)測系統(tǒng)

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的實施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實施例的詳細(xì)描述和附圖用于示例性地說明本發(fā)明的原理，但不能用來限制本發(fā)明的范圍，即本發(fā)明不限于所描述的實施例。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有說明，“若干”的含義是一個或者一個以上；“多個”的含義是兩個或兩個以上；術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”、“內(nèi)”、“外”、“前端”、“后端”、“頭部”、“尾部”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

變槳軸承作為葉片和輪轂的連接部件是風(fēng)力發(fā)電機的變槳系統(tǒng)中的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)形式分為內(nèi)齒型和外齒型兩種。所謂內(nèi)齒型是指軸承內(nèi)圈帶齒與驅(qū)動電機小齒輪嚙合，其連接方式則是內(nèi)圈通過螺栓與葉片連接，外圈通過螺栓與輪轂連接；外齒型是指軸承外圈帶齒與驅(qū)動電機小齒輪嚙合，其連接方式則是外圈通過螺栓與葉片連接，內(nèi)圈通過螺栓與輪轂連接。以下，本實施例以外齒型變槳軸承為例進(jìn)行說明。

圖1是示出本發(fā)明涉及的變槳軸承的結(jié)構(gòu)的主視圖。如圖1所示，變槳軸承100包括軸承外圈110、軸承內(nèi)圈120以及被開設(shè)在外圈端面130和內(nèi)圈端面140上的用于連接葉片和輪轂的螺栓孔，在圖1中例示了54個螺栓孔，并分別以序號1、2、3…54按照順時針方向進(jìn)行了標(biāo)注。軸承外圈110通過螺栓與葉片(未圖示)相連，軸承內(nèi)圈120通過螺栓與輪轂(未圖示)相連。軸承外圈110能夠相對于軸承內(nèi)圈120轉(zhuǎn)動，從而改變?nèi)~片的迎風(fēng)角度，使葉片保持為最佳的迎風(fēng)狀態(tài)。變槳軸承的內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式包括雙排球軸承等，變槳軸承不僅可以承受徑向載荷，而且對于軸向載荷也有一定的承受能力。

如上所述，在風(fēng)力發(fā)電機中，變槳軸承在風(fēng)力發(fā)電的變槳過程中起到了十分重要的作用。變槳是通過調(diào)整槳葉角度，改變氣流對葉片的攻角，從而改變風(fēng)電機組獲取的空氣動力，使風(fēng)力發(fā)電機按照設(shè)計的輸出功率輸出。由于葉片重量和氣動推力較大，變槳軸承要承受很大的載荷，尤其是變槳軸承的端面和用于連接的螺栓孔，可能會因為載荷過大而出現(xiàn)裂紋。而且，變槳軸承工作的環(huán)境惡劣，環(huán)境溫度梯度大，變槳軸承也有可能會因為溫度的變化影響油脂的潤滑和材料的特性從而引起失效。由于變槳軸承結(jié)構(gòu)應(yīng)力復(fù)雜，工作溫度場分布不均，為了提早預(yù)警，降低質(zhì)量和安全事故，監(jiān)測手段至關(guān)重要。

為此，本發(fā)明的發(fā)明人潛心研究了一種監(jiān)測手段，在變槳軸承的變槳軸承外圈端面、內(nèi)圈端面、軸承外圈圓周面或螺栓孔中分別安裝光纖光柵傳感器代替以往的電阻應(yīng)變片來監(jiān)測變槳軸承的變槳軸承外圈端面、內(nèi)圈端面、軸承外圈圓周面或螺栓孔的例如應(yīng)變、溫度參數(shù)等，根據(jù)變槳軸承的變槳軸承外圈端面、內(nèi)圈端面、軸承外圈圓周面和螺栓孔的應(yīng)變參數(shù)來進(jìn)行預(yù)警，防止變槳軸承在運行過程中損壞。即，本發(fā)明的監(jiān)測對象是變槳軸承外圈端面、內(nèi)圈端面以及軸承外圈圓周面及連接螺栓的螺栓孔的內(nèi)孔壁，從而覆蓋了軸承各個區(qū)域，以下，為了方便說明，在不必區(qū)分的情況下，有時將變槳軸承外圈端面、內(nèi)圈端面以及軸承外圈圓周面統(tǒng)稱為變槳軸承的軸承端面。由于變槳軸承的軸承端面與螺栓孔的應(yīng)變參數(shù)之間具有一定聯(lián)系，可以預(yù)先建立變槳軸承的軸承端面的應(yīng)變參數(shù)和螺栓孔的應(yīng)變參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系，詳細(xì)情況后面敘述。

如圖1所示，在變槳軸承100的外圈端面130上設(shè)置光纖光柵應(yīng)變和溫度傳感器200，光纖光柵應(yīng)變和溫度傳感器200采集變槳軸承100的外圈端面130的例如應(yīng)變、溫度參數(shù)等的光信號。具體地說，在變槳軸承100的外圈端面130上的0°、90°、180°和270°處各設(shè)置一個測點安裝光纖光柵應(yīng)變和溫度傳感器200，用于采集變槳軸承100的外圈端面130的應(yīng)變和溫度的光信號。在圖1中，根據(jù)葉片的形狀，外圈端面130的0°為葉片的后緣位置，外圈端面130的180°為葉片的前緣位置。進(jìn)一步地，由于變槳軸承100的外圈端面130上的0°和180°處承載的載荷較大，因此可以在變槳軸承100的外圈端面130上的0°和180°處設(shè)置多個測點集中來安裝光纖光柵應(yīng)變和溫度傳感器200，比如，在0°處設(shè)置6個測點安裝光纖光柵應(yīng)變和溫度傳感器200。光纖光柵應(yīng)變和溫度傳感器200通過裸光柵覆蓋、微型傳感器熔接等方式，組成與變槳軸承外圈端面等選定部位相應(yīng)的形狀。

圖2是示出本發(fā)明涉及的光纖光柵傳感測量系統(tǒng)500的構(gòu)成圖。如圖2所示，光纖光柵應(yīng)變和溫度傳感器200通過光纖鏈路300與光解調(diào)儀400連接，光纖鏈路300的兩端分別與光解調(diào)儀400連接。光解調(diào)儀400對由光纖光柵應(yīng)變和溫度傳感器200采集的光信號進(jìn)行分析，測得變槳軸承100的外圈端面130的應(yīng)變和溫度。光纖光柵應(yīng)變和溫度傳感器200、光纖鏈路300和光解調(diào)儀400構(gòu)成光纖光柵傳感測量系統(tǒng)500。

由于光纖光柵應(yīng)變傳感器的測試結(jié)果受到溫度影響較大，需要進(jìn)行溫度補償。

應(yīng)變及溫度補償計算方法如下所述。

以其中一個光纖光柵應(yīng)變傳感器為例計算其應(yīng)變，傳感器初始中心波長：λ0(nm)(室溫下測定，傳感器自由狀態(tài)時)；

預(yù)裝在外圈端面130上后校正波長：λS0(單位nm，25℃下測定),傳感器安裝在外圈端面130上后傳感器的中心波長發(fā)生了變化，傳感器在安裝完成后，可在現(xiàn)場測量溫度T1和波長λ1后再通過表達(dá)式

λS0＝λ1-(T1-25)*C_S得到，

產(chǎn)生應(yīng)變后實際測量時讀取波長：λ_S1(nm)(室溫下測定)

波長變化：Δλ＝λ_s1-λs0

光纖光柵應(yīng)變傳感器應(yīng)變靈敏度：F_S(με/pm)

光纖光柵應(yīng)變傳感器的溫度系數(shù)：C_S(℃/pm)

工作時產(chǎn)生的應(yīng)變(με)計算公式：

Δε＝(Δλ-ΔT*C_S)*F_S

其中，

ΔT可通過光纖光柵溫度傳感器測量出來，其計算表達(dá)式為：

ΔT＝(λ_T1-λ_T0)/C_T

光纖光柵溫度傳感器實際測量時讀取波長：λ_T1(nm)

光纖光柵溫度傳感器初始波長：λ_T0(nm，室溫下測定)

光纖光柵溫度傳感器的靈敏度系數(shù)：C_T

應(yīng)力計算方法：

應(yīng)力σ的計算表達(dá)式為：

σ＝Δε*E

其中△ε為應(yīng)變變化量，E為變槳軸承外圈的材料的彈性模量。

同理，其他光纖光柵應(yīng)變傳感器測得的應(yīng)力均可以通過以上的方法獲取。通過以上的溫度補償，能夠獲取變槳軸承的外圈端面130的實際的應(yīng)力狀態(tài)。

如上所述，由于變槳軸承的軸承端面與螺栓孔的應(yīng)變參數(shù)之間具有一定聯(lián)系，因此可以預(yù)先建立變槳軸承的軸承端面的應(yīng)變參數(shù)和螺栓孔的應(yīng)變參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系。這里，可以預(yù)先根據(jù)實驗來得到變槳軸承的外圈端面的應(yīng)變參數(shù)與螺栓孔的應(yīng)變參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系。圖5例示出變槳軸承的外圈端面的應(yīng)變與螺栓孔的應(yīng)變的對應(yīng)關(guān)系。其中，X軸表示變槳軸承100的外圈端面130的應(yīng)變，Y軸為螺栓孔的應(yīng)變，R²是相關(guān)系數(shù)，越接近1表示兩者的相關(guān)性越高。這里，由于在變槳軸承100的外圈端面130上的0°、90°、180°和270°處各設(shè)置了一個測點，與此對應(yīng)的螺栓孔的序號為1、14、28、41。

接著，具體地說明本發(fā)明涉及的變槳軸承的監(jiān)測方法。圖3是示出本發(fā)明涉及的變槳軸承的監(jiān)測方法之一的流程圖。在步驟101中，預(yù)先根據(jù)實驗來得到變槳軸承100的外圈端面130的應(yīng)變與螺栓孔的應(yīng)變的對應(yīng)關(guān)系。在步驟102中，使用光纖光柵應(yīng)變和溫度傳感器200采集變槳軸承100的外圈端面130的溫度和應(yīng)變的光信號，由光解調(diào)儀400對由光纖光柵應(yīng)變和溫度傳感器200采集的光信號進(jìn)行分析，測得變槳軸承100的外圈端面130的溫度和應(yīng)變。在步驟103中，利用外圈端面130的溫度對外圈端面130的應(yīng)變進(jìn)行校正，以獲得外圈端面130的實際應(yīng)變。在步驟104中，根據(jù)外圈端面130的實際應(yīng)變以及變槳軸承100的外圈端面130的應(yīng)變與螺栓孔的應(yīng)變的對應(yīng)關(guān)系來獲取螺栓孔的應(yīng)變。在步驟105中，將如上得到的變槳軸承100的外圈端面130的應(yīng)變和螺栓孔的應(yīng)變與預(yù)設(shè)的故障應(yīng)變閾值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果發(fā)出預(yù)警。

在以上的監(jiān)測方法中，使用光纖光柵傳感測量系統(tǒng)500測得變槳軸承的外圈端面130的應(yīng)變和溫度，根據(jù)測得的外圈端面130的應(yīng)變以及變槳軸承100的外圈端面130的應(yīng)變與螺栓孔的應(yīng)變的對應(yīng)關(guān)系來獲取螺栓孔的應(yīng)變，但是本發(fā)明涉及的監(jiān)測方法不限于此，也可以使用光纖光柵傳感測量系統(tǒng)500測得螺栓孔的應(yīng)變和溫度，根據(jù)測得的螺栓孔的應(yīng)變以及變槳軸承100的外圈端面130的應(yīng)變與螺栓孔的應(yīng)變的對應(yīng)關(guān)系來獲取變槳軸承100的外圈端面130的應(yīng)變。

具體地說，在變槳軸承100的0°、90°、180°和270°處的螺栓孔1、14、28、41中各設(shè)置一個測點安裝光纖光柵應(yīng)變和溫度傳感器200，并在螺栓孔1、14、28、41的內(nèi)壁沿軸向或徑向安裝光纖光柵應(yīng)變和溫度傳感器200。圖4是示出本發(fā)明涉及的變槳軸承的監(jiān)測方法之二的流程圖。在步驟201中，預(yù)先根據(jù)實驗來得到變槳軸承100的外圈端面130的應(yīng)變與螺栓孔的應(yīng)變的對應(yīng)關(guān)系。在步驟202中，使用光纖光柵應(yīng)變和溫度傳感器200采集變槳軸承130的螺栓孔的應(yīng)變和溫度的光信號，由光解調(diào)儀400對由光纖光柵應(yīng)變和溫度傳感器200采集的光信號進(jìn)行分析，測得變槳軸承的螺栓孔的應(yīng)變和溫度。在步驟203中，利用螺栓孔的溫度對螺栓孔的應(yīng)變進(jìn)行校正，以獲得螺栓孔的實際應(yīng)變。在步驟204中，根據(jù)螺栓孔的實際應(yīng)變以及變槳軸承100的外圈端面130的應(yīng)變與螺栓孔的應(yīng)變的對應(yīng)關(guān)系來獲取變槳軸承100的外圈端面130的應(yīng)變。在步驟205中，將如上得到的變槳軸承100的螺栓孔的應(yīng)變和外圈端面130的應(yīng)變與預(yù)設(shè)的故障應(yīng)變閾值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果發(fā)出預(yù)警。

在本實施例涉及的變槳軸承100的監(jiān)測方法中，使用光纖光柵傳感測量系統(tǒng)500代替了以往的電阻應(yīng)變片。由于變槳軸承有時會處于高濕、煙霧、或雷電的工作環(huán)境中，光纖光柵傳感器由光纖制得，光纖的絕緣性能好、耐腐蝕、化學(xué)性能穩(wěn)定，無需電源驅(qū)動，且光纖光柵傳感器中傳遞的光信號不受電磁干擾的影響，在高濕、煙霧、雷電或電磁干擾的工作環(huán)境中，均可穩(wěn)定使用。因此，能夠避免電磁干擾，延長了使用壽命，安裝和布線都很簡單。另外，光纖光柵傳感器能夠通過裸光柵覆蓋、微型傳感器熔接等方式，組成與變槳軸承外圈端面、內(nèi)圈端面以及外圈圓周面或螺栓孔等選定部位相應(yīng)的形狀，因此安裝難度和安裝成本均較低。

另外，若要監(jiān)測螺栓孔的應(yīng)變，需要在螺栓孔內(nèi)安裝傳感器。為了保證傳感器不被損壞，安裝傳感器的螺栓孔內(nèi)不能夠放置螺栓，但不放置螺栓的螺栓孔在變槳軸承運行過程中，會比較容易因為載荷較大而發(fā)生損壞，從而降低變槳軸承的使用壽命。若想得到較準(zhǔn)確的螺栓孔的應(yīng)變，則需要在多個螺栓孔中安裝傳感器，但由于安裝傳感器的螺栓孔中不能放置螺栓，因此會帶來風(fēng)機運行安全隱患。若想要保證機組運行安全，就無法得到較準(zhǔn)確的螺栓孔的應(yīng)變。鑒于上述情況，在本實施例涉及的變槳軸承100的監(jiān)測方法中，使用光纖光柵傳感測量系統(tǒng)500對軸承外圈端面130的應(yīng)變和溫度進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)外圈端面130的應(yīng)變以及預(yù)先建立的外圈端面130的應(yīng)變與螺栓孔的應(yīng)變的對應(yīng)關(guān)系來獲取螺栓孔的應(yīng)變。即，只需要在變槳軸承100的軸承外圈端面130上安裝光纖光柵應(yīng)變和溫度傳感器200，根據(jù)預(yù)定的變槳軸承的軸承外圈端面130的應(yīng)變與變槳軸承的螺栓孔的應(yīng)變的對應(yīng)關(guān)系，就可得到變槳軸承100的螺栓孔的應(yīng)變，而不需要在變槳軸承100的軸承外圈端面130和螺栓孔中都安裝光纖光柵應(yīng)變和溫度傳感器200，從而降低變槳軸承100的軸承外圈端面130和螺栓孔的監(jiān)測成本。另外，根據(jù)測得的變槳軸承100的軸承外圈端面130的應(yīng)變以及預(yù)定的變槳軸承100的軸承外圈端面130的應(yīng)變與變槳軸承100的螺栓孔的應(yīng)變的對應(yīng)關(guān)系，能夠得到較準(zhǔn)確的螺栓孔的應(yīng)變，由此不需要在螺栓孔中安裝傳感器，螺栓孔中可以放置螺栓，保證了變槳軸承100的使用壽命。因此，能夠在確保變槳軸承100的使用壽命的同時，得到較準(zhǔn)確的螺栓孔內(nèi)的應(yīng)變的監(jiān)測結(jié)果。

或者，在本實施例涉及的變槳軸承的監(jiān)測方法中，使用光纖光柵傳感測量系統(tǒng)500對螺栓孔的應(yīng)變和溫度進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)螺栓孔的應(yīng)變以及預(yù)先建立的軸承外圈端面130的應(yīng)變與螺栓孔的應(yīng)變的對應(yīng)關(guān)系來獲取軸承外圈端面130的應(yīng)變。即，同樣地，只需要在變槳軸承100的螺栓孔中安裝光纖光柵應(yīng)變和溫度傳感器200，根據(jù)預(yù)定的變槳軸承100的軸承外圈端面130的應(yīng)變與變槳軸承100的螺栓孔的應(yīng)變的對應(yīng)關(guān)系，就可得到變槳軸承100的外圈端面130的應(yīng)變，而不需要在變槳軸承100的軸承外圈端面130和螺栓孔中都安裝光纖光柵應(yīng)變和溫度傳感器200，從而降低變槳軸承100的軸承外圈端面130和螺栓孔的監(jiān)測成本。

另外，在本實施例涉及的變槳軸承100的監(jiān)測方法中，在軸承外圈端面130圓周的0°、90°、180°和270°處安裝光纖光柵應(yīng)變和溫度傳感器200，即采用環(huán)形布置方式來布置光纖光柵應(yīng)變和溫度傳感器200。通過上述光纖光柵應(yīng)變和溫度傳感器200的布置，能夠準(zhǔn)確評估變槳軸承100的線或面應(yīng)力以及溫度場，優(yōu)化了設(shè)計參數(shù)，降低了故障概率。此外，光纖光柵應(yīng)變和溫度傳感器200的布置點不限于此，也可以在軸承外圈端面130圓周的0°、45°、90°、135°、180°、225°和270°處安裝光纖光柵應(yīng)變和溫度傳感器200，由此能夠更準(zhǔn)確地評估變槳軸承100的線或面應(yīng)力以及溫度場。

另外，在本實施例涉及的變槳軸承100的監(jiān)測方法中，在軸承外圈端面130圓周的0°和180°處設(shè)置多個測點安裝光纖光柵應(yīng)變和溫度傳感器200。由于在變槳軸承100的軸承外圈端面130上的0°和180°處承載的載荷較大，在此處集中多點測量，從而能夠更加準(zhǔn)確測得此處的應(yīng)力狀態(tài)。

另外，在本實施例涉及的變槳軸承100的監(jiān)測方法中，在所述螺栓孔的內(nèi)壁沿軸向或徑向安裝光纖光柵應(yīng)變和溫度傳感器200。由于變槳軸承100的螺栓孔的內(nèi)壁裂紋更容易沿軸向或徑向發(fā)生損壞，因此沿著軸向或徑向布置光纖光柵應(yīng)變和溫度傳感器200，從而能夠更加準(zhǔn)確測得螺栓孔的應(yīng)力狀態(tài)。

另外，在本實施例涉及的變槳軸承100的監(jiān)測方法中，光纖光柵應(yīng)變和溫度傳感器200通過光纖鏈路300與光解調(diào)儀400連接，光纖鏈路300的兩端分別與光解調(diào)儀400連接。由此能夠同步地采集數(shù)據(jù)，可做到通訊故障冗余設(shè)計，即使光路中間某處故障，也不會影響整個光路的通訊測試。

以上，通過變槳軸承的監(jiān)測方法實現(xiàn)了本發(fā)明的技術(shù)方案，但是也可以通過變槳軸承的監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案。圖6是示出本發(fā)明涉及的變槳軸承的監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成圖。如圖6所示，本發(fā)明涉及的變槳軸承的監(jiān)測系統(tǒng)800包括：光纖光柵傳感測量系統(tǒng)500，所述光纖光柵傳感測量系統(tǒng)500對所述軸承端面或所述螺栓孔的溫度參數(shù)和應(yīng)變參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測；校正單元500a，利用所述溫度參數(shù)對所述軸承端面或所述螺栓孔的應(yīng)變參數(shù)進(jìn)行校正，以獲得實際應(yīng)變參數(shù)；獲取單元600，所述獲取單元600預(yù)先建立所述軸承端面的應(yīng)變參數(shù)與所述螺栓孔的應(yīng)變參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系，并根據(jù)所述軸承端面的實際應(yīng)變參數(shù)或者所述螺栓孔的實際應(yīng)變參數(shù)以及預(yù)先建立的所述軸承端面的應(yīng)變參數(shù)與所述螺栓孔的應(yīng)變參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系來獲取所述螺栓孔的應(yīng)變參數(shù)或者所述軸承端面的應(yīng)變參數(shù)；預(yù)警單元700，所述預(yù)警單元700將所述應(yīng)變參數(shù)與預(yù)定的故障應(yīng)變參數(shù)閾值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果發(fā)出預(yù)警。由此，采用上述變槳軸承的監(jiān)測系統(tǒng)800同樣能夠得到上述的技術(shù)效果。

雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對其進(jìn)行各種改進(jìn)并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結(jié)構(gòu)沖突，各個實施例中所提到的各項技術(shù)特征均可以任意方式組合起來。本發(fā)明并不局限于文中公開的特定實施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。