一种模拟工况的风电齿轮箱试验台测控系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种模拟工况的风电齿轮箱试验台测控系统，其特征在于：具有依次连接的驱动电机、陪试齿轮箱、主试齿轮箱、负载电机；数据处理模块包括PC机和PC机内的风电齿轮箱试验台测控软件功能模块；电机控制单元分别与驱动电机和负载电机电连接；数据处理模块的PC机通过与电机控制单元连接；数据采集装置包括三向振动加速度传感器、温度传感器、压力传感器、麦克风、应变片、扭矩仪、信号调理装置、数据采集卡；数据采集卡与数据处理模块的PC机连接；还具有电源模块。本实用新型专利技术能够在同一测试平台下，实现对电机的控制及对多种性能参数的采集和分析工作，降低测试装置成本及对实验分析人员的工作量。

A measurement and control system of wind power gearbox test-bed under simulated working conditions

【技术实现步骤摘要】
一种模拟工况的风电齿轮箱试验台测控系统
本技术涉及一种测控系统，具体是一种模拟工况的风电齿轮箱试验台的测控系统。
技术介绍
现有风电齿轮箱试验台大多采用成套的测控系统以满足对电机的控制、转速、扭矩、温度、压力等参数的采集；风电齿轮箱研制过程中需要经过一系列的试验验证，如加载试验、空载试验等，传统的试验台系统不能完全满足上述试验项目的需求，需辅之以其他成套的测试系统如振动噪声测试系统、齿根应力测试系统等。多种测试装置同时工作，兼容性差，数据分析和对比需要经过多种不同的软件来实现，试验分析人员需同时掌握多种测试装置的使用、操作和分析。大大增加了试验分析人员的工作量和技能要求，同时多种测试装置的采购也大大增加了试验成本。因此现有技术的缺点：1：系统兼容性差，测试装置成本高；2：试验分析人员技能要求高；3：试验数据分析不便。
技术实现思路
本技术提供一种模拟工况的风电齿轮箱试验台测控系统，其目的在于克服现有技术缺陷，能够在同一测试平台下，实现对电机的控制及对多种性能参数的采集和分析工作，降低测试装置成本及对实验分析人员的工作量。为达到上述目的，本技术的技术方案如下：一种模拟工况的风电齿轮箱试验台测控系统，其特征在于：驱动电机连接陪试齿轮箱中的陪试齿轮箱高速轴系，陪试齿轮箱高速轴系、陪试齿轮箱中速轴系、陪试齿轮箱低速轴系、陪试齿轮箱行星轮系依次连接，陪试齿轮箱行星轮系连接主试齿轮箱中主试齿轮箱行星轮系，主试齿轮箱行星轮系、主试齿轮箱低速轴系、主试齿轮箱中速轴系、主试齿轮箱高速轴系依次连接，主试齿轮箱高速轴系连接负载电机；数据处理模块包括PC机和PC机内的风电齿轮箱试验台测控软件功能模块；内设PLC模块的电机控制单元分别与驱动电机和负载电机电连接；数据处理模块的PC机通过与电机控制单元连接；数据采集装置包括三向振动加速度传感器、温度传感器、压力传感器、麦克风、应变片、扭矩仪、信号调理装置、数据采集卡；数个三向振动加速度传感器分别通过磁座固定在陪试齿轮箱高速轴系的轴承、陪试齿轮箱中速轴系的轴承、陪试齿轮箱低速轴系的轴承、陪试齿轮箱行星轮系的轴承、主试齿轮箱行星轮系的轴承、主试齿轮箱低速轴系的轴承、主试齿轮箱中速轴系的轴承、主试齿轮箱高速轴系的轴承上；数个温度传感器安装在陪试齿轮箱高速轴系的轴承和主试齿轮箱高速轴系的轴承上，一个温度传感器安装在陪试齿轮箱内的油池中，一个温度传感器安装在主试齿轮箱的油池中；数个压力传感器分别安装在陪试齿轮箱的电机泵吸油口和油路分配器上、主试齿轮箱的电机泵吸油口和油路分配器上；两个麦克风分别对应安装在陪试齿轮箱和主试齿轮箱外；数个应变片粘贴在陪试齿轮箱的陪试齿轮箱行星轮系的太阳轮的齿根处、齿圈的齿根处，以及主试齿轮箱的主试齿轮箱行星轮系的太阳轮的齿根处、齿圈的齿根处；两个扭矩仪分别安装在陪试齿轮箱的高速轴、主试齿轮箱的高速轴位置；上述三向振动加速度传感器、温度传感器、压力传感器、麦克风、应变片、扭矩仪分别与信号调理装置连接，信号调理装置与数据采集卡连接；数据采集卡与数据处理模块的PC机连接；电源模块包括UPS不间断电源、24V电源模块，24V电源模块连接数据采集装置并供电；UPS不间断电源连接数据处理模块的PC机并供电。数据处理模块的PC机通过OPC协议与电机控制单元连接。数据采集卡与数据处理模块的PC机通过RS485通讯协议连接。电机控制单元包括S7300PLC模块、变频器、交流接触器、时间继电器和熔断器，以上器件按现有技术连接成电机控制单元。另外具有数个三向振动加速度传感器分别通过磁座固定在陪试齿轮箱的陪试齿轮箱行星轮系的齿圈的对应位置、主试齿轮箱的主试齿轮箱行星轮系的齿圈的对应位置。所述应变片的粘贴位置在齿圈选取12、2、4、6、8、10点钟方向的齿，在太阳轮选取12、3、6、9点钟方向的齿。本技术的有益效果：本专利技术的测控系统能够开展加载试验和空载试验等多种试验形式，实现对驱动和负载电机启停机、升降速、正反转的控制；并集成了多种传感器在同一测试平台下能够实现风电齿轮箱多种性能参数的采集和分析工作，可以使用软件功能丰富的测控平台，数据采集装置能够自由配置，兼具功能性和灵活性。附图说明：图1是本技术的数据采集装置结构图；图2是本技术的电机控制单元结构图图3是本技术机械本体测点布置图；图4是本技术的测试系统软件功能模块架构图。具体实施方式：结合附图，对本技术做进一步说明。如图1、图2、图3所示：本技术的模拟工况的风电齿轮箱试验台测控系统由试验台机械本体、电机控制单元6、数据采集装置5和数据处理模块9、电源模块7组成。试验台机械本体是测控系统的作用对象。如图3：试验台机械本体包括驱动电机1、陪试万向联轴器10、陪试齿轮箱2、法兰盘联轴器20、主试齿轮箱3、主试万向联轴器30和负载电机4，其中驱动电机1的电机轴通过陪试万向联轴器10连接陪试齿轮箱2的高速轴211，高速轴211连接陪试齿轮箱2中的陪试齿轮箱高速轴系21，陪试齿轮箱高速轴系21连接陪试齿轮箱中速轴系22，陪试齿轮箱中速轴系22连接陪试齿轮箱低速轴系23，陪试齿轮箱低速轴系23连接陪试齿轮箱行星轮系24，陪试齿轮箱行星轮系24作为输出端通过法兰盘联轴器20连接主试齿轮箱3中的输入端也即主试齿轮箱行星轮系34，主试齿轮箱行星轮系34连接主试齿轮箱低速轴系33，主试齿轮箱低速轴系33连接主试齿轮箱中速轴系32，主试齿轮箱中速轴系32连接主试齿轮箱高速轴系31，主试齿轮箱高速轴系31通过主试万向联轴器30连接主试齿轮箱3的高速轴311，高速轴311连接负载电机4的电机轴。如图2所示：电机控制单元6包括S7300PLC模块61、变频器62、交流接触器63、时间继电器64和熔断器65，以上器件均安装在控制柜中并按现有技术连接成电机控制单元。数据处理模块9包括PC机91和PC机91内的风电齿轮箱试验台测控软件功能模块，风电齿轮箱试验台测控软件功能模块基于LabVIEW程序开发环境开发，数据处理模块9的PC机91通过OPC协议与电机控制单元6连接，电机控制单元6以电机控制线缆60分别与驱动电机1和负载电机4电连接并实现对驱动电机1和负载电机4的启停机、升降速、正反转的控制。电源模块7中的UPS不间断电源72连接数据处理模块9的PC机91并为PC机91供电。如图1、图3所示：数据采集装置5包括三向振动加速度传感器51(同时测量水平垂直和轴向)、温度传感器52、压力传感器53、麦克风54、应变片55、扭矩仪56(可输出扭矩信号和转速信号)、信号调理装置57、数据采集卡58。数个三向振动加速度传感器51通过磁座固定在陪试齿轮箱高速轴系21的轴承、陪试齿轮箱中速轴系22的轴承、陪试齿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟工况的风电齿轮箱试验台测控系统，其特征在于：/n驱动电机连接陪试齿轮箱中的陪试齿轮箱高速轴系，陪试齿轮箱高速轴系、陪试齿轮箱中速轴系、陪试齿轮箱低速轴系、陪试齿轮箱行星轮系依次连接，陪试齿轮箱行星轮系连接主试齿轮箱中主试齿轮箱行星轮系，主试齿轮箱行星轮系、主试齿轮箱低速轴系、主试齿轮箱中速轴系、主试齿轮箱高速轴系依次连接，主试齿轮箱高速轴系连接负载电机；/n数据处理模块包括PC机和PC机内的风电齿轮箱试验台测控软件功能模块；/n内设PLC模块的电机控制单元分别与驱动电机和负载电机电连接；数据处理模块的PC机通过与电机控制单元连接；/n数据采集装置包括三向振动加速度传感器、温度传感器、压力传感器、麦克风、应变片、扭矩仪、信号调理装置、数据采集卡；/n数个三向振动加速度传感器分别通过磁座固定在陪试齿轮箱高速轴系的轴承、陪试齿轮箱中速轴系的轴承、陪试齿轮箱低速轴系的轴承、陪试齿轮箱行星轮系的轴承、主试齿轮箱行星轮系的轴承、主试齿轮箱低速轴系的轴承、主试齿轮箱中速轴系的轴承、主试齿轮箱高速轴系的轴承上；/n数个温度传感器安装在陪试齿轮箱高速轴系的轴承和主试齿轮箱高速轴系的轴承上，一个温度传感器安装在陪试齿轮箱内的油池中，一个温度传感器安装在主试齿轮箱的油池中；/n数个压力传感器分别安装在陪试齿轮箱的电机泵吸油口和油路分配器上、主试齿轮箱的电机泵吸油口和油路分配器上；/n两个麦克风分别对应安装在陪试齿轮箱和主试齿轮箱外；/n数个应变片粘贴在陪试齿轮箱的陪试齿轮箱行星轮系的太阳轮的齿根处、齿圈的齿根处，以及主试齿轮箱的主试齿轮箱行星轮系的太阳轮的齿根处、齿圈的齿根处；/n两个扭矩仪分别安装在陪试齿轮箱的高速轴、主试齿轮箱的高速轴位置；/n上述三向振动加速度传感器、温度传感器、压力传感器、麦克风、应变片、扭矩仪分别与信号调理装置连接，信号调理装置与数据采集卡连接；数据采集卡与数据处理模块的PC机连接；/n电源模块包括UPS不间断电源、24V电源模块，24V电源模块连接数据采集装置并供电；UPS不间断电源连接数据处理模块的PC机并供电。/n...

【技术特征摘要】
1.一种模拟工况的风电齿轮箱试验台测控系统，其特征在于：
驱动电机连接陪试齿轮箱中的陪试齿轮箱高速轴系，陪试齿轮箱高速轴系、陪试齿轮箱中速轴系、陪试齿轮箱低速轴系、陪试齿轮箱行星轮系依次连接，陪试齿轮箱行星轮系连接主试齿轮箱中主试齿轮箱行星轮系，主试齿轮箱行星轮系、主试齿轮箱低速轴系、主试齿轮箱中速轴系、主试齿轮箱高速轴系依次连接，主试齿轮箱高速轴系连接负载电机；
数据处理模块包括PC机和PC机内的风电齿轮箱试验台测控软件功能模块；
内设PLC模块的电机控制单元分别与驱动电机和负载电机电连接；数据处理模块的PC机通过与电机控制单元连接；
数据采集装置包括三向振动加速度传感器、温度传感器、压力传感器、麦克风、应变片、扭矩仪、信号调理装置、数据采集卡；
数个三向振动加速度传感器分别通过磁座固定在陪试齿轮箱高速轴系的轴承、陪试齿轮箱中速轴系的轴承、陪试齿轮箱低速轴系的轴承、陪试齿轮箱行星轮系的轴承、主试齿轮箱行星轮系的轴承、主试齿轮箱低速轴系的轴承、主试齿轮箱中速轴系的轴承、主试齿轮箱高速轴系的轴承上；
数个温度传感器安装在陪试齿轮箱高速轴系的轴承和主试齿轮箱高速轴系的轴承上，一个温度传感器安装在陪试齿轮箱内的油池中，一个温度传感器安装在主试齿轮箱的油池中；
数个压力传感器分别安装在陪试齿轮箱的电机泵吸油口和油路分配器上、主试齿轮箱的电机泵吸油口和油路分配器上；
两个麦克风分别对应安装在陪试齿轮箱和主试齿轮箱外；
数个应变片粘贴在陪试齿轮箱的陪试齿轮箱行星轮系的太阳轮的齿根处、齿圈的齿根处，以及主试齿轮箱的主试齿轮箱行星轮系...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴明明，吴伟强，胡艳杰，
申请(专利权)人：南京安维士传动技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32