包括传动系统、齿轮箱和发电机的旋转机械的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确定针对涡轮机或其组件的EOH并且在步骤118将其与在步骤114所获得的EOH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 the 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 to determine the turbine or its components and EOH in step 118 to step 114 in the EOH limit and the values obtained were compared. 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剩余使用寿命的方法。该方法涉及确定针对机械的等效工作小时(Equivalent Operating Hours)限制并将其与针对机械的等效工作小时值比较。特别地，其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的方法，以及使用这些数据来操作和管理涡轮机设备。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。这是因为剩余使用寿命(RUL)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剩余寿命和齿轮箱的寿命。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。等效工作小时(Ε0Η)，简单来说，将损害定义为等效于在额定工作状态下的风力或水力涡轮机或其组件运行一小时造成的损害。EOH等于与工作状态相关的权重因子乘以该状态下的持续时间(或频率)。针对导致的损害和在额定状态下预期的会导致的损害相同的任何操作，I小时后组件的EOH为I小时，权重因子为1.0。如果运行事件导致了更大的损害，那么EOH将相应被减少。因此，运行事件的在持续时间中0.2小时的期间内具有的加权因数为0.7，那么I小时后的EOH将是0.8X1+0.2X0.7=0.94。根据第一个方面，本专利技术提供了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，该方法包括步骤:获得针对风力或水力涡轮机或其组件的EOH极限值(limit value);确定针对该风力或水力涡轮机或其组件的EOH ；以及比较该EOH和该EOH极限值。优选地，该确定EOH的步骤包括步骤:提供与一个或多个工作状态相关的数据；以及提供与一个或多个工作状态相关的一个或多个EOH系数。优选地，该提供一个或多个EOH系数的步骤，包括步骤:评估该风力或水力涡轮机或其组件在额定工作状态下和在多种现场工作状态下的损害；从在额定状态下的该损害和在该多个现场工作状态下的损害中计算权重因子；其中，该评估损害的步骤包括提供该风力或水力涡轮机或其组件的信息的步骤。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:轴承打滑模型；动态模型；寿命模型；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，该权重因子是在额定工作状态下的该损害和在现场工作状态下的损害的函数。优选地，该权重因子是在额定工作状态下的损害与在现场工作状态下的损害的比率的函数。优选地，该权重因子是在额定工作状态下的损害与在现场工作状态下的损害的比率。优选地，该确定EOH的步骤包括计算与该一个或多个工作状态相关的该数据和与该一个或多个工作状态相关的该一个或多个EOH系数的函数的值。优选地，该确定EOH的步骤包括计算与该一个或多个工作状态相关的该数据和与该一个或多个工作状态相关的该一个或多个EOH系数的乘积的总和。优选地，该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状态工作状态相关的数据。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EOH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EOH系数。优选地，该提供一个或多个EOH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EOH系数。优选地,该EOH大于该EOH极限值,另外还包括步骤:维护(maintaining)该风力或水力涡轮机或其组件。优选地，该风力或水力涡轮机或其组件已经故障，并且其中该EOH小于该EOH极限值，另外还包括步骤:维护该风力或水力涡轮机或其组件。优选地，该维护该风力或水力涡轮机或其组件的步骤包括针对该风力或水力涡轮机或其组件的损害进行调查。优选地，该针对损害进行调查的步骤选自包括下列组成的组:使用内窥镜、实施振动分析以及实施润滑分析。[0021 ] 优选地，该风力或水力涡轮机或其组件具有损害的,对该风力或水力涡轮机或其组件安排维护。优选地，该风力或水力涡轮机或其组件具有损害的,对该风力或水力涡轮机或其组件进行翻新(refurbishing)。优选地，该风力或水力涡轮机或其组件具有不可修复的损害的，对该风力或水力涡轮机或其组件进行更换。优选地，该方法包括附加步骤:将该风力或水力涡轮机或其组件的EOH设置至O。此外公开的是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:确定该风力涡轮机或其组件的EOH值；分析针对该风力涡轮机或其组件工作数据；以及将该工作数据和与该EOH值相关的阈值进行比较。优选地，该确定EOH的步骤包括步骤:提供与该一个或多个工作状态相关的数据；以及提供与该一个或多个工作状态相关的一个或多个EOH系数。优选地，该提供一个或多个EOH系数的步骤包括步骤:评估该风力或水力涡轮机或其组件在额定工作状态下和在多个现场工作状态下的损害；从在额定状态下的该损害和在多个现场工作状态下引起的损害中计算权重因子；其中，该评估损害的步骤包括提供该风力或水力涡轮机或其组件的信息的步骤。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:轴承打滑模型；动态模型；寿命模型；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/或发电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，所述方法包括步骤：获取针对所述风力或水力涡轮机或其组件的EOH极限值；确定针对所述风力或水力涡轮机或其组件的EOH；以及比较所述EOH和所述EOH极限值。

【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;21.一种用于预测风力或水力涡轮机或其组件的剩余使用寿命的方法，所述方法包括步骤: 获取针对所述风力或水力涡轮机或其组件的EOH极限值； 确定针对所述风力或水力涡轮机或其组件的EOH ;以及 比较所述EOH和所述EOH极限值。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述确定EOH的步骤包括步骤: 提供与一个或多个工作状态相关的数据；以及 提供与所述一个或多个工作状态相关的一个或多个EOH系数。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述提供一个或多个EOH系数的步骤包括步骤: 评估所述风力或水力涡轮机或其组件在额定工作状态下和在多个现场工作状态下的损害； 从在额定状态下的所述损害和在所述多个现场工作状态下引起的所述损害计算权重因子； 其中所述评估损害的步骤包括提供所述风力或水力涡轮机或其组件的信息的步骤。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述提供信息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； 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是特定的。5.根据权利要求3或权利要求4所述的方法，其中所述权重因子是在额定工作状态下的所述损害和在现场工作状态下的损害的函数。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述权重因子是在额定工作状态下的损害与在现场工作状态下的损害的比率的函数。7.根据权利要求5所述的方法，其中所述权重因子是在额定工作状态下的损害与在现场工作状态下的损害的比率。8.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，其中所述确定EOH的步骤包括计算与所述一个或多个工作状态相关的所述数据和与所述一个或多个工作状态相关的所述一个或多个EOH系数的函数的值。9.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，其中所述确定EOH的步骤包括计算与所述一个或多个工作状态相关的所述数据和与所述一个或多个工作状态相关的所述一个或多个EOH系数的乘积的总和。10.根据权利要求2至9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。11.根据权利要求2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与一个或多个稳态工作状态相关的数据。12.根据权利要求2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与一个或多个瞬态工作状态相关的数据。13.根据权利要求2至12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。14.根据权利要求2至12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。15.根据权利要求2至14中任一项所述的方法，其中所述提供一个或多个EOH系数的步骤包括提供与一个或多个稳态工作状态相关的EOH系数。16.根据权利要求2至14中任一项所述的方法，其中所述提供一个或多个EOH系数的步骤包括提供与一个或多个瞬态工作状态相关的EOH系数。17.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述EOH大于所述EOH极限值，另外还包括步骤:维护所述风力或水力涡轮机或其组件。18.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其中所述风力或水力涡轮机或其组件已经失效，并且其中所述EOH小于所述EOH极限值，另外还包括步骤:维护所述风力或水力涡轮机或其组件。19.根据权利要求17或权利要求18所述的方法，其中所述维护所述风力或水力涡轮机或其组件的步骤包括针对所述风力或水力涡轮机或其组件的损害进行调查。20.根据权利要求17或权利要求18所述的方法，其中所述针对损害进行调查的步骤选自包括下列组成的组:使用内窥镜、进行振动分析以及执行润滑分析。21.根据权利要求19或权利要求20所述的方法，其中所述风力或水力涡轮机或其组件具有损害的，对所述风力或水力涡轮机或其组件安排维护。22.根据权利要求19或权利要求20所述的方法，其中所述风力或水力涡轮机或其组件具有损害的，对所述风力或水力涡轮机或其组件进行翻新。23.根据权利要求19或权利要求20所述的方法，其中所述风力或水力涡轮机或其组件具有不可...

【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：