一种风电机组偏航驱动系统均载测试验证方法技术方案

本发明专利技术公开了一种风电机组偏航驱动系统均载测试验证方法，该方法充分考虑偏航驱动系统结构特点，通过在偏航减速箱行星系末级内齿圈与支撑底架之前的结构上安装扭矩测试传感器，通过测量结构外壁扭转形变量和应变形变量与扭矩的标定关系，外推偏航驱动扭矩，有别于传统测试加装扭矩传感器的方法，直接将偏航驱动系统转化为传感器本身，整体测试方法无需改变原有系统结构，解决了常规检测方法对驱动系统改动较大，工作量繁重及齿轮系效率未知造成测量偏差等缺陷。

A Load-sharing Testing and Verification Method for Yaw Driving System of Wind Turbine

【技术实现步骤摘要】
一种风电机组偏航驱动系统均载测试验证方法
本专利技术涉及风电机组偏航驱动的
，尤其是指一种风电机组偏航驱动系统均载测试验证方法。
技术介绍
业内习知，随着风力发电机组向大型化发展，偏航驱动系统属于慢速重载系统，一般会在偏航齿圈一周设计多台偏航驱动系统，数量不等。偏航驱动系统主要由偏航驱动电机、偏航减速箱、驱动齿轮等组成，由偏航电机带动偏航减速箱高速端，偏航减速箱低速端连接驱动齿轮与偏航内齿圈啮合，驱动整个风轮机舱相对塔筒旋转偏航。偏航驱动系统由多个偏航驱动器组成，每台偏航驱动器采用多级行星齿轮传动串联的形式，其中内齿圈固定，行星轮与行星架之间相对固定，行星轮和行星架浮动，四级行星架连接输出轴作为输出零件。但在行业内批量运行机组中出现偏航驱动损坏等故障，其中包括保护开关跳闸、驱动电机烧毁、减速箱断齿、减速箱螺栓剪切、驱动轴疲劳断裂等等问题，带来了较大的经济损失。为研究清楚偏航驱动系统造成损坏的原因，需要明确知道每一台驱动系统的驱动扭矩，分析驱动载荷分布特性，进而研究驱动系统在各种运行工况下的受载情况，分析系统寿命降低的根本原因。常规测量轴扭矩的方法是通过商业化的扭矩传感器加装在驱动齿轮与减速箱之间，或者在高速端加装扭矩传感器监测高速轴扭矩，然后外推至低速轴扭矩，这两种方法都存在缺陷，第一种会严重改变现场工装，操作复杂，费用高，基本无法在现场实施；第二种也会需要在每台加装工装，且由于传递效率未知和传递死区的影响，影响测量准确性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种全新的风电机组偏航驱动系统均载测试验证方法，充分考虑偏航驱动系统结构特点，通过在偏航减速箱行星系末级内齿圈与支撑底架之前的结构上安装扭矩测试传感器，通过测量结构外壁扭转形变量和应变形变量与扭矩的标定关系，外推偏航驱动扭矩，有别于传统测试加装扭矩传感器的方法，直接将偏航驱动系统转化为传感器本身，整体测试方法无需改变原有系统结构，解决了常规检测方法对驱动系统改动较大，工作量繁重及齿轮系效率未知造成测量偏差等缺陷。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案为：一种风电机组偏航驱动系统均载测试验证方法，包括以下步骤：1)安装扭矩测试传感器在偏航驱动系统的减速箱与风机底架连接的支撑壳体外壁上，然后采用1/4桥、半桥、全桥中任何一种应变信号测量方式，将应变信号接入多通道应变采集仪，为同时测量所有偏航驱动均载特性，需按照同样的方法安装扭矩测试传感器至所有偏航驱动系统的减速箱与风机底架连接的支撑壳体外壁上；2)由于测量壳体为铸件，每一台壳体厚度都不一致，需对应变信号进行标定；标定时，需先将偏航驱动系统的高速轴驱动电机临时取下，在偏航驱动系统的高速轴上安装标定好的扭矩传感器，该扭矩传感器的一端连接高速轴，另一端连接有杠杆；3)标定安装好后，测试系统通电测量，记录对应偏航驱动系统下的扭矩测试传感器的应变信号及高速轴上的扭矩传感器信号，同时要求偏航驱动系统的偏航刹车系统保持抱紧状态，然后通过人工在杠杆加载，加载方式为逐渐的加力，然后再逐渐的减力，循环加载释放载荷2-3次；4)通过获得的扭矩传感器信号，根据减速箱的传动比计算偏航驱动系统的低速轴扭矩，然后将扭矩测试传感器的应变信号与推算的低速轴扭矩建立线性拟合关系，用此标定关系能够将扭矩测试传感器的应变信号时序数据转换为低速轴扭矩；5)标定完毕一台偏航驱动系统后，拆掉扭矩传感器，将高速轴驱动电机复位，即安装回原来的位置，然后再对所有需要测量的偏航驱动系统的扭矩测试传感器按照上述信号标定过程进行标定；6)标定完成，建立所有扭矩测试传感器的标定关系后，恢复偏航驱动系统装配，将标定关系输入至多通道应变采集仪，并对信号进行归零平衡，配置完成后，启动实时测量；7)按照实验所需的工况进行试验，实时测量所有偏航驱动系统的低速轴扭矩，并保存数据，供均载特性分析使用。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：1、本专利技术方法测试便捷，实施周期短，测试系统简单，对操作工艺要求低。2、不更改原机械结构，保证不改变系统特性。3、载荷传递路径短，测试结果准确可靠，能够准确评价驱动齿轮扭矩实时特性。4、无需增加多个昂贵的扭矩传感器，成本低廉。附图说明图1为偏航驱动测量原理图。图2为偏航驱动测量信号标定原理图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。单台偏航驱动系统及测试可简化为图1所示，正常工况环境下，高速轴驱动电机1带动多级行星式减速箱2将扭矩传动给低速轴驱动齿轮4，从而带动整个风机机头相对塔筒内齿圈3进行偏航，图中8为高速轴驱动扭矩。如图2所示，本实施例所提供的风电机组偏航驱动系统均载测试验证方法，包括以下步骤：1)安装扭矩测试传感器6在偏航驱动系统的减速箱2与风机底架连接的支撑壳体外壁上，然后采用1/4桥、半桥、全桥中任何一种应变信号测量方式，将应变信号接入多通道应变采集仪9，为同时测量所有偏航驱动均载特性，需按照同样的方法安装扭矩测试传感器6至所有偏航驱动系统的减速箱2与风机底架连接的支撑壳体外壁上。2)由于测量壳体为铸件，每一台壳体厚度都不一致，需对应变信号进行标定；标定时，需先将偏航驱动系统的高速轴驱动电机1临时取下，在偏航驱动系统的高速轴上安装标定好的扭矩传感器10，该扭矩传感器10的一端连接高速轴，另一端连接有杠杆11。3)标定安装好后，测试系统通电测量，记录对应偏航驱动系统下的扭矩测试传感器6的应变信号及高速轴上的扭矩传感器10信号，同时要求偏航驱动系统的偏航刹车系统5保持抱紧状态，然后通过人工在杠杆11加载，加载方式为逐渐的加力，然后再逐渐的减力，循环加载释放载荷2-3次。4)通过获得的扭矩传感器10信号，根据减速箱2的传动比计算偏航驱动系统的低速轴扭矩7，然后将扭矩测试传感器6的应变信号与推算的低速轴扭矩7建立线性拟合关系，用此标定关系能够将扭矩测试传感器6的应变信号时序数据转换为低速轴扭矩。5)标定完毕一台偏航驱动系统后，拆掉扭矩传感器10，将高速轴驱动电机1复位，即安装回原来的位置，然后再对所有需要测量的偏航驱动系统的扭矩测试传感器6按照上述信号标定过程进行标定。6)标定完成，建立所有扭矩测试传感器6的标定关系后，恢复偏航驱动系统装配，将标定关系输入至多通道应变采集仪9，并对信号进行归零平衡，配置完成后，启动实时测量。7)按照实验所需的工况进行试验，实时测量所有偏航驱动系统的低速轴扭矩7，并保存数据，供均载特性分析使用。以上所述实施例只为本专利技术之较佳实施例，并非以此限制本专利技术的实施范围，故凡依本专利技术之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风电机组偏航驱动系统均载测试验证方法，其特征在于，包括以下步骤：1)安装扭矩测试传感器在偏航驱动系统的减速箱与风机底架连接的支撑壳体外壁上，然后采用1/4桥、半桥、全桥中任何一种应变信号测量方式，将应变信号接入多通道应变采集仪，为同时测量所有偏航驱动均载特性，需按照同样的方法安装扭矩测试传感器至所有偏航驱动系统的减速箱与风机底架连接的支撑壳体外壁上；2)由于测量壳体为铸件，每一台壳体厚度都不一致，需对应变信号进行标定；标定时，需先将偏航驱动系统的高速轴驱动电机临时取下，在偏航驱动系统的高速轴上安装标定好的扭矩传感器，该扭矩传感器的一端连接高速轴，另一端连接有杠杆；3)标定安装好后，测试系统通电测量，记录对应偏航驱动系统下的扭矩测试传感器的应变信号及高速轴上的扭矩传感器信号，同时要求偏航驱动系统的偏航刹车系统保持抱紧状态，然后通过人工在杠杆加载，加载方式为逐渐的加力，然后再逐渐的减力，循环加载释放载荷2‑3次；4)通过获得的扭矩传感器信号，根据减速箱的传动比计算偏航驱动系统的低速轴扭矩，然后将扭矩测试传感器的应变信号与推算的低速轴扭矩建立线性拟合关系，用此标定关系能够将扭矩测试传感器的应变信号时序数据转换为低速轴扭矩；5)标定完毕一台偏航驱动系统后，拆掉扭矩传感器，将高速轴驱动电机复位，即安装回原来的位置，然后再对所有需要测量的偏航驱动系统的扭矩测试传感器按照上述信号标定过程进行标定；6)标定完成，建立所有扭矩测试传感器的标定关系后，恢复偏航驱动系统装配，将标定关系输入至多通道应变采集仪，并对信号进行归零平衡，配置完成后，启动实时测量；7)按照实验所需的工况进行试验，实时测量所有偏航驱动系统的低速轴扭矩，并保存数据，供均载特性分析使用。...

【技术特征摘要】
1.一种风电机组偏航驱动系统均载测试验证方法，其特征在于，包括以下步骤：1)安装扭矩测试传感器在偏航驱动系统的减速箱与风机底架连接的支撑壳体外壁上，然后采用1/4桥、半桥、全桥中任何一种应变信号测量方式，将应变信号接入多通道应变采集仪，为同时测量所有偏航驱动均载特性，需按照同样的方法安装扭矩测试传感器至所有偏航驱动系统的减速箱与风机底架连接的支撑壳体外壁上；2)由于测量壳体为铸件，每一台壳体厚度都不一致，需对应变信号进行标定；标定时，需先将偏航驱动系统的高速轴驱动电机临时取下，在偏航驱动系统的高速轴上安装标定好的扭矩传感器，该扭矩传感器的一端连接高速轴，另一端连接有杠杆；3)标定安装好后，测试系统通电测量，记录对应偏航驱动系统下的扭矩测试传感器的应变信号及高速轴上的扭矩传感器信号，同时要求偏航驱动系统的偏航刹车系统保持抱紧...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏煜锋，邓顺城，吴幸维，卓锡鑫，刘坤，石宇峰，
申请(专利权)人：明阳智慧能源集团股份公司，
类型：发明
国别省市：广东,44