一种风电滑动轴承润滑膜厚度与磨损量超声解耦测量方法技术

本发明专利技术公开了一种风电滑动轴承润滑膜厚度与磨损量超声解耦测量方法。利用超声波在风电滑动轴承不同界面的反射信号特征获取风电滑动轴承润滑膜厚度与表面磨损量。通过希尔伯特变换对润滑膜厚度超声信号特征与表面磨损量超声信号特征进行解耦，去除润滑层界面相移对磨损量超声反射信号特征的影响，进而利用超声波在合金层上下界面反射信号的时间差改变量来获得磨损量，并利用加窗sinc函数对反射信号进行插值，提高磨损测量的分辨率。润滑膜厚度测量利用的是超声波在润滑界面的反射信号特征，依据其测量范围，选择不同的模型来获得风电滑动轴承的润滑膜厚度值。本发明专利技术实现了同步实时在线检测风电滑动轴承运行过程中的润滑状态和磨损状态。滑状态和磨损状态。滑状态和磨损状态。

【技术实现步骤摘要】
一种风电滑动轴承润滑膜厚度与磨损量超声解耦测量方法


[0001]本专利技术涉及监测诊断
，特别是涉及一种滑动轴承监测与诊断方法。

技术介绍

[0002]滑动轴承由于具有径向尺寸小、对材料缺陷与外界杂质包容性好、塔上可更换等特点，滑动轴承代替滚动轴承已成为大型风电机组轴承的发展趋势。但风电滑动轴承转速低(0
‑
20rpm)、载荷大(平均比压通常大于10MPa)、启停频繁、所受弯矩复杂，轴瓦与轴颈之间极易发生混合润滑导致局部及全局磨损。为了保障风电滑动轴承与主机一样至少20年的使用寿命，需要充分考虑风电滑动轴承的局部均载与润滑特性，开展风电滑动轴承的精准减磨设计。然而，受到检测技术的制约，目前这种研究主要以理论模型预测居多，模型的准确性还有待进一步验证与改进，尚无法对风电滑动轴承在极端工况下的润滑
‑
磨损机理进行确切揭示，已成为制约风电滑动轴承进一步精准化设计的瓶颈问题。因此亟需一种风电滑动轴承润滑膜厚度与磨损量超声同步检测方法，在线观测风电滑动轴承在不同服役工况下的润滑
‑
磨损演变规律，验证并修正风电滑动轴承润滑
‑
磨损演变理论，提升风电滑动轴承精准减磨设计的准确性与可靠性。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的上述问题，本专利技术提供了一种风电滑动轴承润滑膜厚度与磨损量超声解耦测量方法，可以同时获得风电滑动轴承的润滑膜的厚度与磨损量。
[0004]本专利技术中风电滑动轴承的润滑膜厚度与磨损量是利用超声波在不同界面的反射信号特征来获取的，润滑膜厚度利用的是超声波在润滑界面的反射信号特征，而磨损量利用的是超声波在合金层上下界面反射信号的时间差改变量来获得。
[0005]本专利技术利用超声波在润滑界面的反射信号特征测得风电滑动轴承润滑膜的厚度。利用超声波在润滑层上的反射信号，依据其测量范围，分别采用飞行时间法、共振法和弹簧模型法，根据润滑膜厚度值与反射信号幅值与相位的函数关系获得风电滑动轴承的润滑膜厚度值。
[0006]本专利技术利用超声反射信号在合金层上下界面飞行时间改变量测量风电滑动轴承的磨损量。反射信号的飞行时间是由超声波的波速和合金层的厚度决定的，磨损使得合金层厚度减少，即超声波传递的路径长度的减少，因此，超声波的飞行时间会随着风电滑动轴承的磨损而减少。且利用希尔伯特变化去除润滑层界面相移对磨损量超声反射信号特征的影响，结合超声波在合金层上下界面反射信号的飞行时间改变量与超声波在合金层中的传播速度获取表面磨损量。
[0007]本专利技术利用希尔伯特变换去除润滑层界面相移对磨损量超声反射信号特征的影响，获得磨损量的超声表征信号。由于风电滑动轴承合金层上界面通常同时为润滑界面，导致通过合金层上下界面反射信号的飞行时间改变量来获取表面磨损量时会受到润滑界面润滑膜厚度及状态产生的相移影响。而合金层上下界面反射信号经希尔伯特变换得到的包
络线，它们之间的时间偏移，仅是由于磨损引发的涂层厚度变化导致的。因此，利用希尔伯特变换解耦测得风电滑动轴承磨损量。
[0008]本专利技术中通过加窗sinc函数对反射信号进行插值，以提高磨损测量分辨率。磨损测量的分辨率取决于风电滑动轴承合金层中的声速和采样间隔，通常测量磨损的分辨率在几十微米，但是在磨损初期，磨损量很小，导致磨损不能被检测到。采用加窗sinc函数对反射信号进行插值，将M
‑
1个点相等地插在两个采样点之间，则磨损厚度的测量分辨率可提高1/M，使得在磨损初期的磨损也可以被检测到。
[0009]总之，本专利技术利用超声波在合金层上下界面反射信号的飞行时间改变量来获得磨损量，而润滑界面润滑膜厚度及状态产生的相移会影响反射信号的飞行时间，通过希尔伯特变换可以有效去除润滑层界面相移对磨损量超声反射信号特征的影响，获得风电滑动轴承磨损量的超声表征信号，并且通过加窗sinc函数对反射信号进行插值，以提高磨损测量分辨率。依据其测量范围，分别采用飞行时间法、共振法和弹簧模型法，根据润滑膜厚度值与反射信号幅值与相位的函数关系获得风电滑动轴承的润滑膜厚度值。因此，本专利技术实现对风电滑动轴承润滑膜厚度与磨损量超声解耦测量，同时获得风电滑动轴承的润滑膜的厚度与磨损量。
[0010]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：
[0011](1)超声波在润滑界面的反射信号特征测得风电滑动轴承润滑膜的厚度。依据其测量范围，分别采用飞行时间法、共振法和弹簧模型法，根据润滑膜厚度值与反射信号幅值与相位的函数关系获得风电滑动轴承的润滑膜厚度值。
[0012](2)利用超声波在合金层上下界面反射信号的飞行时间改变量来获得磨损量，采用加窗sinc函数对合金层上界面的反射信号进行插值，并对插值过后的反射信号进行希尔伯特变换得到其包络线，得到包络线与合金层下界面的反射信号的时间间隔，得到磨损量。
[0013](3)同时测得风电滑动轴承的润滑膜的厚度与磨损量。
附图说明
[0014]图1是风电滑动轴承润滑膜厚度与磨损量超声解耦测量方法的流程图；
[0015]图2是带有超声传感器的风电滑动轴承缩比例工况模拟试验台；
[0016]图3是是各界面超声波反射信号；
具体实施方式
[0017]下面结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。本专利技术实施例包括以下部分：
[0018]图1是风电滑动轴承润滑膜厚度与磨损量超声解耦测量方法的流程图。
[0019]图2是带有超声传感器的风电滑动轴承缩比例工况模拟试验台。利用风电滑动轴承缩比例工况模拟试验台进行不同磨损量的超声检测实验，将检测结果与拆检结果进行对比验证。
[0020]图3是各界面超声波反射信号。虚线是风电滑动轴承未磨损时的超声波反射信号，作为参考信号；实线是风电滑动轴承磨损时的超声波反射信号，即磨损信号。前一段信号为
合金层下表面的反射信号，后一段信号为合金层上表面(润滑界面)的反射信号。润滑膜厚度的特征是超声波在润滑界面反射信号幅值的改变，而磨损特征是超声波在合金层上下界面反射信号的飞行时间的改变。
[0021]本实施例对风电滑动轴承润滑膜厚度与磨损量超声解耦测量，同时获得风电滑动轴承润滑膜厚与磨损量，便于在线观测风电滑动轴承在不同服役工况下的润滑
‑
磨损演变规律，来开展风电滑动轴承的精准减磨设计。
[0022]本实施例利用风电滑动轴承缩比例工况模拟试验台进行不同磨损量的超声检测实验，并将检测结果与拆检结果进行对比验证。
[0023]本实施例利用超声波在合金层上表面(润滑界面)的反射信号特征测得风电滑动轴承润滑膜的厚度。利用超声波在合金层上表面(润滑界面)的反射信号，依据其测量范围，分别采用飞行时间法、共振法和弹簧模型法，根据润滑膜厚度值与反射信号幅值与相位的函数关系获得风电滑动轴承的润滑膜厚度值。
[0024本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电滑动轴承润滑膜厚度与磨损量超声解耦测量方法，其特征在于：对风电滑动轴承润滑膜厚度与磨损量进行超声解耦测量，同时获得风电滑动轴承的润滑膜厚度与表面磨损量。具体为：利用希尔伯特变换去除润滑层界面相移引起的时移，实现润滑膜厚度与磨损量超声信号特征的解耦。利用超声波在不同界面的反射信号特征来获取风电滑动轴承的润滑膜厚度与磨损量，并利用加窗sinc函数对反射信号进行插值，提高磨损测量的分辨率。2.根据权利要求1所述的风电滑动轴承润滑膜厚度与磨损量超声解耦测量方法，其特征在于：所述利用希尔伯特变换实现润滑膜厚度与磨损量超声信号特征的解耦，具体为：通过希尔伯特变换去除润滑层界面相移对磨损量超声反射信号特征的影响。即合金层上界面反射信号经希尔伯特变换得到的包络线，它与合金层上界面反射信号之间的时间偏移，仅是由于磨损引发的涂层厚度变化导致的，从而解耦测得风电滑动轴承磨损量和润滑膜厚度。3.根据权利要求2所述的风电滑动轴承润滑膜厚度与磨损量超声解耦测量方法，其特征在于：所述解耦测得风电滑动轴承磨损量和润滑膜厚度具体为：利用超声波在不同界面的反射信号特征来获取风电滑动轴承的润滑膜厚度与磨损量。即利用超声波在润滑界面的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凯，张成旭，冯凯，朱杰，丁强明，张亚宾，
申请(专利权)人：湖南崇德科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：