变桨轴承的监测方法和监测系统技术方案

本发明专利技术涉及变桨轴承的监测方法和监测系统。变桨轴承(100)包括轴承端面(130，140)和被开设在所述轴承端面(130，140)上的螺栓孔(1～54)，其特征在于，所述监测方法包括：利用光纤光栅传感测量系统(500)对所述轴承端面(130，140)或所述螺栓孔(1～54)的温度参数和应变参数进行监测；以及利用所述温度参数对所述轴承端面(130，140)或所述螺栓孔(1～54)的应变参数进行校正，以获得实际应变参数。

Variable pitch bearing monitoring method and monitoring system

The invention relates to a monitoring method and a monitoring system of a variable pitch bearing. Pitch bearing (100) comprises a bearing surface (130140) and is arranged on the bearing surface (130140) of the bolt hole (1 ~ 54), characterized by comprising the monitoring method by using the fiber grating sensing system (500) on the end face of the bearing (130140) or the bolt the holes (1 ~ 54) the temperature parameters and strain parameters were monitored; and using the temperature parameters of the bearing surface (130140) or the bolt hole (1 ~ 54) the strain parameters were corrected, to obtain the actual strain parameters.

【技术实现步骤摘要】
变桨轴承的监测方法和监测系统
本专利技术涉及轴承的监测
，特别是涉及变桨轴承的监测方法和监测系统。
技术介绍
能源是社会经济和人类生活的主要物质基础，是社会发展的动力。然而，作为世界能源主要支柱的石油、煤炭、天然气等不可再生的能源的储量日趋减少，世界各个国家都在发展风力发电，风力发电作为新能源，已经形成了成熟的规模。风力发电机是将风能转换成电能的设备，在风力发电机中，变桨轴承作为叶片和轮毂的连接部件，在风力发电的变桨过程中起到了十分重要的作用。变桨是通过调整桨叶角度，改变气流对叶片的攻角，从而改变风电机组获取的空气动力，使风力发电机按照设计的输出功率输出。由于叶片重量和气动推力较大，变桨轴承要承受很大的载荷，尤其是变桨轴承的端面和用于连接的螺栓孔，可能会因为载荷过大而出现裂纹。而且，变桨轴承工作的环境恶劣，环境温度梯度大，变桨轴承也有可能会因为温度的变化影响油脂的润滑和材料的特性从而引起失效。由于变桨轴承结构应力复杂，工作温度场分布不均，为了提早预警，降低质量和安全事故，监测手段至关重要。
技术实现思路
以往，监测轴承的技术手段不足，且无法全面考量轴承的受力特性。目前的手段是利用电阻应变片在可能的受力集中点进行安装测量，但是因为轴承本身应力集中区域安装空间和被测面较小，加上电阻应变片测量只是单点应力测量，如果要描述线应力和面应力需要安装大量的电阻应变片、引线和采集设备通道，成本较高，操作困难，使用寿命短，加上变桨轴承工作环境有强磁场对监测结果有较大的影响。另外，如果要测量整个轴承的温度场分布，需额外加装温度传感器、布线和采集设备。本专利技术的目的在于提供一种变桨轴承的监测方法和监测系统，能够避免电磁干扰，延长使用寿命，安装和布线简单，并且能够降低变桨轴承的监测成本。本专利技术的一个方面提供了一种变桨轴承的监测方法，所述变桨轴承包括轴承端面和被开设在所述轴承端面上的螺栓孔，所述监测方法包括：利用光纤光栅传感测量系统对所述轴承端面或所述螺栓孔的温度参数和应变参数进行监测；以及利用所述温度参数对所述轴承端面或所述螺栓孔的应变参数进行校正，以获得实际应变参数。本专利技术的另一个方面提供一种变桨轴承的监测系统，变桨轴承包括轴承端面和被开设在所述轴承端面上的螺栓孔，所述监测系统包括：光纤光栅传感测量系统，对所述轴承端面或所述螺栓孔的温度参数和应变参数进行监测；以及校正单元，利用所述温度参数对所述轴承端面或所述螺栓孔的应变参数进行校正，以获得实际应变参数。根据上述的变桨轴承的监测方法和监测系统，使用光纤光栅传感测量系统代替了以往的电阻应变片。由于变桨轴承有时会处于高湿、烟雾、或雷电的工作环境中，光纤光栅传感器由光纤制得，光纤的绝缘性能好、耐腐蚀、化学性能稳定，无需电源驱动，且光纤光栅传感器中传递的光信号不受电磁干扰的影响，在高湿、烟雾、雷电或电磁干扰的工作环境中，均可稳定使用。因此，能够避免电磁干扰，延长了使用寿命，安装和布线都很简单。另外，光纤光栅传感器能够通过裸光栅覆盖、微型传感器熔接等方式，组成与变桨轴承外圈端面、内圈端面以及外圈圆周面或螺栓孔等选定部位相应的形状，因此安装难度和安装成本均较低。根据上述的变桨轴承的监测方法和监测系统，使用光纤光栅传感测量系统对轴承端面的应变和温度进行监测，根据轴承端面的应变以及预先建立的轴承端面的应变与螺栓孔的应变的对应关系来获取螺栓孔的应变。即，只需要在变桨轴承的轴承端面上安装光纤光栅传感器，根据预定的变桨轴承的轴承端面的应变与变桨轴承的螺栓孔的应变的对应关系，就可得到变桨轴承的螺栓孔的应变，而不需要在变桨轴承的轴承端面和螺栓孔中都安装光纤光栅传感器，从而降低变桨轴承的轴承端面和螺栓孔的监测成本。另外，根据变桨轴承的轴承端面的应变以及预定的变桨轴承的轴承端面的应变与变桨轴承的螺栓孔的应变的对应关系，能够得到较准确的螺栓孔的应变，由此不需要在螺栓孔中安装传感器，螺栓孔中可以放置螺栓，保证了变桨轴承的使用寿命。因此，能够在确保变桨轴承的使用寿命的同时，得到较准确的螺栓孔内的应变的监测结果。或者，使用光纤光栅传感测量系统对螺栓孔的应变和温度进行监测，根据螺栓孔的应变以及预先建立的轴承端面的应变与螺栓孔的应变的对应关系来获取轴承端面的应变。即，同样地，只需要在变桨轴承的螺栓孔中安装光纤光栅传感器，根据预定的变桨轴承的轴承端面的应变与变桨轴承的螺栓孔的应变的对应关系，就可得到变桨轴承的端面和螺栓孔的应变，而不需要在变桨轴承的轴承端面和螺栓孔中都安装光纤光栅传感器，从而降低变桨轴承的轴承端面和螺栓孔的监测成本。根据上述的变桨轴承的监测方法和监测系统，在轴承端面圆周的0°、90°、180°和270°处安装光纤光栅传感器，即采用环形布置方式来布置光纤光栅传感器。通过上述光纤光栅传感器的布置，能够准确评估变桨轴承的线或面应力以及温度场，优化了设计参数，降低了故障概率。根据上述的变桨轴承的监测方法和监测系统，在所述轴承端面圆周的0°和180°处设置多个测点安装所述光纤光栅传感器。由于在变桨轴承的轴承端面上的0°和180°处承载的载荷较大，在此处集中多点测量，从而能够更加准确测得此处的应力状态。根据上述的变桨轴承的监测方法和监测系统，在所述螺栓孔的内壁沿轴向或径向安装所述光纤光栅传感器。由于变桨轴承的螺栓孔的内壁裂纹更容易沿轴向或径向发生损坏，因此沿着轴向或径向布置光纤光栅传感器，从而能够更加准确测得螺栓孔的应力状态。根据上述的变桨轴承的监测方法和监测系统，光纤光栅传感器通过光纤链路与光解调仪连接，光纤链路的两端分别与光解调仪连接。由此能够同步地采集数据，可做到通讯故障冗余设计，即使光路中间某处故障，也不会影响整个光路的通讯测试。附图说明下面将参考附图来描述本专利技术示例性实施例的特征、优点和技术效果。图1是示出本专利技术涉及的变桨轴承的结构的主视图；图2是示出本专利技术涉及的光纤光栅传感测量系统的构成图；图3是示出本专利技术涉及的变桨轴承的监测方法之一的流程图；图4是示出本专利技术涉及的变桨轴承的监测方法之二的流程图；图5例示出变桨轴承的外圈端面的应变与螺栓孔的应变的对应关系；图6是示出本专利技术涉及的变桨轴承的监测系统的构成图。在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。标号说明100变桨轴承；110轴承外圈；120轴承内圈；130外圈端面；140内圈端面；1～54螺栓孔；200光纤光栅应变和温度传感器；300光纤链路；400光解调仪；500光纤光栅传感测量系统；500a校正单元；600获取单元；700预警单元；800监测系统具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本专利技术的原理，但不能用来限制本专利技术的范围，即本专利技术不限于所描述的实施例。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“若干”的含义是一个或者一个以上；“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变桨轴承(100)的监测方法，所述变桨轴承(100)包括轴承端面(130，140)和被开设在所述轴承端面(130，140)上的螺栓孔(1～54)，其特征在于，所述监测方法包括：利用光纤光栅传感测量系统(500)对所述轴承端面(130，140)或所述螺栓孔(1～54)的温度参数和应变参数进行监测；以及利用所述温度参数对所述轴承端面(130，140)或所述螺栓孔(1～54)的应变参数进行校正，以获得实际应变参数。

【技术特征摘要】
1.一种变桨轴承(100)的监测方法，所述变桨轴承(100)包括轴承端面(130，140)和被开设在所述轴承端面(130，140)上的螺栓孔(1～54)，其特征在于，所述监测方法包括：利用光纤光栅传感测量系统(500)对所述轴承端面(130，140)或所述螺栓孔(1～54)的温度参数和应变参数进行监测；以及利用所述温度参数对所述轴承端面(130，140)或所述螺栓孔(1～54)的应变参数进行校正，以获得实际应变参数。2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述监测方法具体包括：预先建立所述轴承端面(130，140)的应变参数与所述螺栓孔(1～54)的应变参数的对应关系，利用所述光纤光栅传感测量系统(500)对所述轴承端面(130，140)的温度参数和应变参数进行监测；利用所述轴承端面(130，140)的温度参数对所述轴承端面(130，140)的应变参数进行校正，以获得所述轴承端面(130，140)的实际应变参数；根据所述轴承端面(130，140)的实际应变参数以及预先建立的所述轴承端面(130，140)的应变参数与所述螺栓孔(1～54)的应变参数的对应关系来获取所述螺栓孔(1～54)的应变参数。3.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述监测方法具体包括：预先建立所述轴承端面(130，140)的应变参数与所述螺栓孔(1～54)的应变参数的对应关系，利用所述光纤光栅传感测量系统(500)对所述螺栓孔(1～54)的温度参数和应变参数进行监测；利用所述螺栓孔(1～54)的温度参数对所述螺栓孔(1～54)的应变参数进行校正，以获得所述螺栓孔(1～54)的实际应变参数；根据所述螺栓孔(1～54)的实际应变参数以及预先建立的所述轴承端面(130，140)的应变参数与所述螺栓孔(1～54)的应变参数的对应关系来获取所述轴承端面(130，140)的应变参数。4.一种变桨轴承(100)的监测系统(800)，所述变桨轴承(100)包括轴承端面(130，140)和被开设在所述轴承端面(130，140)上的螺栓孔(1～54)，其特征在于，所述监测系统(800)包括：光纤光栅传感测量系统(500)，对所述轴承端面(130，140)或所述螺栓孔(1～54)的温度参数和应变参数进行监测；以及校正单元(500a)，利用所述温度参数对所述轴承端面(130，140)或所述螺栓孔(1～54)的应变参数进行校正，以获得实际应变参数。5.根据权利要求4所述的监测系统(800)，其特征在于，所述光纤光栅传感测量系统(500)对所述轴承端面(130，140)的温度参数和应变参数进行监测，所述校正单元(500a)利用所述轴承端面(...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂峰，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11