用于确定带传感器的滚子轴承的可靠性的处理方法技术

一种用于确定被构造为测量载荷和速度的带传感器的轴承的可靠性的处理方法，所述处理方法包括以下步骤：在第一步骤11期间，根据从带传感器的轴承获取的数据确定轴承载荷和转速，填充使确定的载荷与确定的n.dm值相关联的数组，直到解析出所有可用的载荷，然后：在第四步骤14期间，基于数组针对分布内的每个载荷确定L10寿命，然后基于Palmgren

【技术实现步骤摘要】
用于确定带传感器的滚子轴承的可靠性的处理方法


[0001]本专利技术涉及带传感器的(/传感化的/感测化的)(sensorized)滚子轴承，特别是涉及支撑风力涡轮机主轴的这种轴承。

技术介绍

[0002]轴承往往被指定为具有“L10”寿命用于应用。这是这样的持续时间：在该持续时间之后可预计在该应用中10％的轴承由于典型的疲劳故障(/疲劳破坏/疲劳断裂)(而不是如润滑不足、错误安装等的任何其他故障模式)而失效(/故障)。换句话说，其是90％的轴承仍将运转的持续时间。轴承的L10寿命是其理论寿命，并且可能不代表轴承在运转期间的使用寿命。
[0003]利用根据客户规范而计划被施加到轴承的载荷的重新划分(repartition)或直方图(histogram)来计算L10轴承寿命。
[0004]然后针对每种载荷情况(直方图的区间(bin))确定L10
i
值。为了这样做，将针对给定载荷情况的频率转换为占空比(duty cycle)。
[0005][0006]其中：
[0007]L10
i
：以百万转为单位的90％概率下的基本额定寿命(basic rating life)
[0008]C：以kN为单位的额定动载荷(dynamic load rating)
[0009]P：以kN为单位的等效轴承动载荷(equivalent dynamic bearing load)
[0010]p：几何常数(对于球轴承为3，对于滚子轴承为10/3)
[0011]可以通过以下公式将以百万转为单位的L10
i
寿命转换为以运转小时为单位的L10h
i
寿命：
[0012][0013]其中：
[0014]n：转速
[0015]基于该占空比和帕姆格伦
‑
迈因纳(Palmgren
‑
Minor)法则，计算总L10寿命。
[0016][0017]其中
[0018]i：针对每种载荷情况的指数(/索引)(index)
[0019]d
i
：占空比(载荷情况的事件发生的百分比)
[0020]然后，基于总L10H寿命，可以基于以下等式确定威布尔(Weibull)概率密度函数或可靠性R，可靠性R是在给定总L10H寿命的运转的持续时间之后轴承将留存的概率：
[0021][0022][0023]其中：
[0024]k是恒定形状参数，
[0025]L10h是总L10h寿命，
[0026]c是校正因子
[0027]t是自轴承安装以来经过的时间(小时)
[0028]然而，客户端规范(client specifications)可能是乐观的或与实际运转数据完全不同。然后，基于客户端规范确定的总L10寿命和可靠性R可能与基于实际运转数据确定的对应值有显著差异量。这些差异进而转变为不同的营业利润率(operation margins)和盈利能力(profitability)，这本质上是由以下原因所引起的：如果客户端规范过于保守则错失的收入，或者如果客户端规范过于乐观则过早的维修和维护。在风力涡轮机中，更换主轴轴承可能花费3百万欧元，而轴承本身仅花费30万欧元。因此，针对实际运转具有正确的轴承是非常重要的。
[0029]为了在已经开始运转之后调整运转参数，需要实时确定总L10寿命和可靠性两者。
[0030]为了估计轴承的状态，已知几种方法。
[0031]对润滑油进行取样是保持追踪轴承状况的一种方式。这需要攀爬风力涡轮机塔架，因此不经常这样做。
[0032]可以测量轴承圈之间的间隙(clearance)作为对轴承状态的量度。预紧载荷或磨损的损失可以是间隙变化的原因，因此给出轴承状态的变化的指示。然而，这也意味着接近风力涡轮机塔架的顶部处的涡轮机，这很少执行，尤其地对于离岸风力涡轮机(off
‑
shore wind turbine)。
[0033]这些方法都不允许容易地或实时地监测轴承从而确定其可靠性。
[0034]这些方法都不允许基于主轴轴承可靠性来调整风力涡轮机的运转参数。

技术实现思路

[0035]本专利技术的目的在于一种用于确定带传感器的滚子轴承的可靠性的处理方法，所述带传感器的滚子轴承设置有内圈、外圈和包括至少一个带传感器的滚子的至少一列滚子，所述至少一个带传感器的滚子被构造为至少测量载荷和速度，所述处理方法包括以下步骤：
[0036]·
根据从所述至少一个带传感器的滚子获取的数据确定轴承温度、载荷和转速，
[0037]·
将n.dm值确定为等于转速乘以所述滚子轴承的平均直径，
[0038]·
将记录(entry)归档在数组(array)中，使确定的载荷与确定的n.dm值相关联，关于所有测量结果合计(aggregated)(/聚合)n.dm值，
[0039]循环执行这些步骤，直到解析出(parsed)所有可用的载荷，从而得到载荷分布，然后利用以下步骤恢复(/继续)(resume)所述处理方法：
[0040]·
基于所述数组计算针对每个载荷的与事件发生的百分比相关联的分布，然后针
对所述分布内的每个载荷确定L10寿命，并且基于Palmgren
‑
Minor规则、所述载荷分布和所述L10寿命确定总L10寿命，并且
[0041]·
基于威布尔曲线和总体L10寿命确定针对给定日期的轴承可靠性R。
[0042]在一个实施方式中，带传感器的滚子轴承至少包括第一列滚子和第二列滚子，每列包括至少一个带传感器的滚子，根据从所述第一列的带传感器的滚子和所述第二列的带传感器的滚子获取的数据确定轴承载荷和转速。
[0043]用于确定可靠性的所述日期可以是任何时间点、过去、现在或将来。
[0044]可以根据从所述至少一个带传感器的滚子获取的数据确定所述轴承温度。
[0045]本专利技术的另一个目的在于一种用于控制风力涡轮机的处理方法，所述风力涡轮机具有由至少一个带传感器的滚子轴承支撑的主轴，其中，基于如上确定的所述L10寿命和所述可靠性来调整所述风力涡轮机的运转参数。
[0046]可以针对将来的若干个日期确定所述可靠性，然后将针对每个日期的可靠性与阈值进行比较，并且针对与低于阈值的可靠性相关联的第一个日期计划维护。
[0047]所述处理方法的优点在于，其提供了轴承使用和该使用的后果的直接反馈。它还使得能够进行周期性或实时监测。
[0048]这可以被用于风力涡轮机的监督控制(supervisory control)，并且还有助于在能量需求低时决定关闭哪些涡轮机。
附图说明
[0049]根据研究通过完全非限制性的示例考虑并通过附图示出的多个实施方式的详细描述，将更好地理解本专利技术，其中：
[0050]‑<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于确定带传感器的滚子轴承的可靠性的处理方法，所述带传感器的滚子轴承设置有内圈、外圈和包括至少一个带传感器的滚子的至少一列滚子，所述至少一个带传感器的滚子被构造为至少测量载荷和速度，所述处理方法包括以下步骤：
·
根据从所述至少一个带传感器的滚子获取的数据确定轴承载荷和转速，
·
将n.dm值确定为等于转速乘以所述滚子轴承的平均直径，
·
将记录归档在数组中，所述数组使确定的载荷与确定的n.dm值相关联，关于所有测量结果合计n.dm值，循环执行这些步骤直到解析出所有可用的载荷，从而得到载荷分布，然后利用以下步骤继续所述处理方法：
·
基于所述数组计算针对每个载荷的与事件发生的百分比相关联的分布，然后针对所述分布内的每个载荷确定L10寿命，并且基于Palmgren
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Minor法则、所述载荷分布和所述L10寿命来确定总L10寿命，并且
·
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【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚斯，
申请(专利权)人：斯凯孚公司，
类型：发明
国别省市：