包括传动系统、齿轮箱和发电机的旋转机械的损害和剩余使用寿命的确定技术方案

一种用于预测风力或水力涡轮机或其组件的剩余使用寿命的方法在步骤（116）确定针对涡轮机或组件的损害并且在步骤（118）将其与在步骤（114）所获得的预设损害极限值进行比较。该方法提供了一个简单方式以估计剩余使用寿命，为涡轮机操作者给出对管理下的涡轮机或发电厂的状态的指示。

Determination of damage and remaining useful life of rotating machinery including transmission systems, gearboxes and generators

A method for predicting the remaining service life of wind or water turbine or its components in step (116) for turbine or component damage and determined in step (118) with the in step (114) obtained by default damage limit value for comparison. The method provides a simple way to estimate the remaining service life, giving the turbine operator an indication of the state of the under management turbine or power plant.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括传动系统、齿轮箱和发电机的旋转机械的损害和剩余使用寿命的确定本专利技术涉及一种用于确定包括传动系统、齿轮箱以及发电机的旋转机械的损害和剩余使用寿命的方法。特别地，涉及用于确定风力和水力涡轮机及其组件的剩余使用寿命并使用这些数据来操作和管理涡轮机装置的方法。该方法涉及针对该机械的累积损害并将其与预设损害极限值比较。这里损害是该传动系统、齿轮箱或发电机的机械或电子组件的恶化状态的测量。一旦组件达到了 100%损害，该组件已经故障并且不再适合于使用。例如轴承滚道上的大范围剥落、齿轮齿开裂或者短路的绕组将需要更换损害了的组件。一旦累积的损害被计算出来，可以将其与预设损害极限值相比较并且能够估计出剩余使用寿命。虽然风力涡轮机齿轮箱的设计寿命通常超过20年，然而风力涡轮机齿轮箱在四到五年内发生故障并不鲜见。这是因为损害演进计算程序是基于假定的运行配置，而在运行中，实际的配置可能非常不同。监测与风力或水力涡轮机或其组件相关的运行参数，并确定何时这些参数移到操作窗口外，可能表明需要某种维护或调查。被监测的运行参数可以包括润滑温度、润滑磨屑、振动以及功率输出。振动通常由状态监测系统所测量。一般来说，相比基准的大的振动表示损害。振动分析通常依赖于由传感器所提供的测量超过预定的阈值，如果阈值被设置得太低其容易出现假警报。阈值水平不一定是恒定的并可能会随频率(及因此的速度)发生变化。冲击和外来振动的存在意味着该阈值水平必须被设置得足够高以最小化假警报的风险。此外，该阈值必须足够高以避免传感器性能由在其生命周期内可能发生的“蠕变(creep)”所造成的任何负面影响。此外，与故障或损害相关的振动和那些不表明故障或损害的振动之间没有区别。在运行期间发展的诸如转子的不平衡之类的故障可以在轴承上产生负荷，超过预期的负荷导致其设计寿命的减少。早期故障，诸如不平衡，可以从振动特征的分析中被检测到。这给出了不平衡的幅值，并且由不平衡导致的激振力是不平衡的幅值和速度的平方的函数。由故障导致的激振力因而可以从现场工作状态被计算并被用来计算单个组件的负载。与假定的运行配置的偏差可以通过使用通用风力模拟模型来确定涡轮机轴的负载而解决，其允许单独的组件基于现场工作状态的负载被计算。结合这些给出在每个组件中的总负载，其可以被用来评估单独的组件的损害和齿轮箱的损害。然而，风力模拟模型中的缺点意味着在涡轮机轴的负载可能并不可靠或准确地被确定。根据第一个方面，本专利技术提供了一种用于确定一个或多个旋转机械或其组件的损害的方法，该方法包括步骤:提供与一个或多个工作状态相关的数据；提供与该一个或多个工作状态相关的一个或多个损害系数；以及根据该一个或多个工作状态和该一个或多个损害系数计算该损害。优选地，该旋转机械包括传动系统、发电机、齿轮箱、风力涡轮机或水力涡轮机。优选地，该损害是损害，包括附加步骤:计算在所有工作状态期间针对每个工作状态的该损害的和。优选地，该提供一个或多个损害系数的步骤包括步骤:确定在额定工作状态下和在相同期间的该一个或多个工作状态下的损害；以及根据该在额定状态下的该损害和在该一个或多个工作状态下的该损害计算该一个或多个损害系数。优选地，该提供数据的步骤包括提供与一个或多个稳态工作状态相关的数据。优选地，该提供数据的步骤包括提供与一个或多个瞬态工作状态相关的数据。优选地，提供数据的步骤包括提供历史数据。优选地，该提供数据的步骤包括收集来自一个或多个监测该一个或多个工作状态的传感器的数据。优选地，该提供数据的步骤包括提供来自状态监测系统的数据。优选地，该提供一个或多个损害系数的步骤包括提供与一个或多个稳态工作状态相关的一个或多个损害系数。优选地，该提供一个或多个损害系数的步骤包括提供与一个或多个瞬态工作状态相关的一个或多个损害系数。也公开了一种用于预测旋转机械或其组件的剩余使用寿命的方法，该方法包括步骤:获得针对该旋转机械或其组件的损害极限值以及相应的寿命；根据以上公开的方法确定针对该旋转机械或其组件的损害；以及从该损害极限值、该相应的寿命和该损害确定该剩余使用寿命。优选地，该调查实际损害的步骤选自包括下列组分的组:使用内窥镜、执行振动分析以及执行润滑分析。也公开了一种用于识别风力涡轮机或其组件以维护的方法，该方法包括步骤:根据以上所述的方法确定所述旋转机械或其组件的损害；分析针对该风力涡轮机或其组件的工作数据；以及将该工作数据和与该损害值相关的阈值进行比较。优选地，该工作数据是振动数据。优选地，识别风力涡轮机或其组件以维护包括识别其中该工作数据大于该阀值的风力涡轮机或其组件。也公开了一种用于针对风力或水力涡轮机或其组件计算损害权重因子的方法，该方法包括步骤:评估在额定工作状况下和多个现场工作状况下的该风力或水力涡轮机或其组件的损害；从在额定状态下的该预期寿命和在该多个现场工作状态下引起的该预期寿命中计算该权重因子；其中该评估损害的步骤包括该提供所述风力或水力涡轮机或其组件的 息的步骤。优选地，该提供信息的步骤包括提供一个或多个选自下列组的模型，该组包括:该齿轮箱、传动系统和/或发电机的标称模型；针对该特定的齿轮箱、传动系统和/或发电机所独有的模型，包括该齿轮箱、传动系统和/或发电机的一个或多个组件的一个或多个制造变化的信息；全耦合有限元模型，包括针对该齿轮箱、传动系统和/或发电机所独有的具有六个自由度的节点；以及一个或多个元模型，其中该一个或多个元模型针对该一个或多个组件的每一个是特定的。优选地，该损害系数或权重因子是在额定工作状态下的该预期寿命和在现场工作状态下的预期寿命的函数。优选地，该损害系数或权重因子是在额定工作状态下的预期寿命与在现场工作状态下的预期寿命的比率的函数。优选地，该损害系数或权重因子是在额定工作状态下的预期寿命与在现场工作状态下的损害的比率。也公开了一种计算机可读产品，包括被设计用于实施根据以上所公开的任何一种方法的步骤的代码装置。还公开了一种计算机系统，包括被设计用于实施根据以上所公开的任何一种方法的步骤的装置。本专利技术现将仅通过示例的方式，参考所附附图进行描述，其中:图1示出了用于预测风力或水力涡轮机或其组件的累积损害和剩余使用寿命的流程图；图2示出了用于确定风力或水力涡轮机或其组件的损害系数的流程图；图3示出了用于使用基于模型的方法计算风力或水力涡轮机或其组件损害的方法的步骤；图4、图5和图6示出了元模型构建中的级；图7示出了用于基于累积损害对风力或水力涡轮机或其组件安排维护的流程图；图8示出了基于累积损害对齿轮箱进行翻新的流程图；图9示出了结合累积损害模型与针对在风力发电场工作的多个涡轮机振动数据的图表；以及图10图示了根据本专利技术的各种实施例中的装置的示意图。计算诸如齿轮箱、传动系统、发电机、风力涡轮机或水力涡轮机、或这些旋转机械的单独组件之类的旋转机械的损害的方法如图1中所示，其也示出了设置损害极限值和用于确定剩余使用寿命的方法。在第一步骤100中涡轮机负载数据(其可以被模拟或被测量)被收集，以及诸如各种轴承的温度、油的状况之类的工作状态被感测以及被记录。可以选择工作状态数据以表现状态的典型范围，或者可以从历史记录的数据诸如SCADA或状态监测系统中获得该工作状态数据。可以在步骤102在损害确定模型或元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定一个或多个旋转机械或其组件的损害的方法，包括步骤：提供与一个或多个工作状态相关的数据；提供与所述一个或多个工作状态相关的一个或多个损害系数；以及根据所述一个或多个工作状态和所述一个或多个损害系数计算所述损害。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.20 GB 1108476.1;2011.06.14 GB 1110003.9;21.一种用于确定一个或多个旋转机械或其组件的损害的方法，包括步骤: 提供与一个或多个工作状态相关的数据； 提供与所述一个或多个工作状态相关的一个或多个损害系数；以及 根据所述一个或多个工作状态和所述一个或多个损害系数计算所述损害。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述旋转机械包括传动系统、发电机、齿轮箱、风力涡轮机或水力涡轮机。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述损害是累积的损害，包括附加步骤:计算针对在所有工作状态期间每个工作状态的所述损害之和。4.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其中所述提供一个或多个损害系数的步骤包括步骤: 确定在额定工作状态下和在相同持续时间的所述一个或多个工作状态下的损害；以及 根据所述在额定状态下的所述损害和在所述一个或多个工作状态下的所述损害计算所述一个或多个损害系数。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述确定损害的步骤包括提供一个或多个选自下列组的模型，所述组包括: 轴承打滑模型； 动态模型； 寿命模型； 所述齿轮箱、传动系统和/或发电机的标称模型； 针对所述特定的齿轮箱、传动系统和/或发电机所独有的模型，包括关于所述齿轮箱、传动系统和/或发电机的一个或多个组件的一个或多个制造变化的信息； 全耦合有限元模型，包括针对所述齿轮箱、传动系统和/或发电机所独有的具有六个自由度的节点；以及 一个或多个元模型，其中所述一个或多个元模型针对所述一个或多个组件的每一个组件是特定的。6.根据权利要求4或5所述的方法，其中所述一个或多个损害系数是在额定工作状态下的损害与在所述相同持续时间的所述一个或多个工作状态下的损害的比率的函数。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述提供数据的步骤包括提供与一个或多个稳态工作状态相关的数据。8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述提供数据的步骤包括提供与一个或多个瞬态工作状态相关的数据。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述提供数据的步骤包括提供历史数据。10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述提供数据的步骤包括收集来自一个或多个监测所述一个或多个工作状态的传感器的数据。11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述提供数据的步骤包括提供来自状态监测系统的数据。12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中所述提供一个或多个损害系数的步骤包括提供与一个或多个稳态工作状态相关的损害系数。13.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中所述提供一个或多个损害系数的步骤包括提供与一个或多个瞬态工作状态相关的损害系数。14.一种用于预测旋转机械或其组件的剩余使用寿命的方法，所述方法包括步骤: 获得针对所述旋转机械或其组件的损害极限值以及相应的寿命；根据权利要求1至13中任一项所述的方法确定针对所述旋转机械或其组件的损害；以及 从所述损害极限值、所述相应的寿命和所述损害确定所述剩余使用寿命。15.根据权利要求14所述的方法，其中所述相应的寿命是导...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·潘，马小芹，J·K·考尔塔特，E·戈里舍瓦，
申请(专利权)人：诺迈士科技有限公司，
类型：
国别省市：