一种风力发电机组行星齿轮偏载的监测系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种风力发电机组行星齿轮偏载的监测系统及方法，所述的发电机组的齿轮箱包括太阳轮、行星轮和内齿圈，该监测方法包括以下步骤：在内齿圈上安装加速度传感器；确定绝对零位，在行星轮到达绝对零位时，加速度传感器开始采集数据，同时采集相位角信号；确定行星轮和内齿圈的啮合区域；计算啮合时的冲击能量；对各个行星轮的冲击能量相互作差，若任何一个差值超过限值，则行星轮偏载。该监测系统包括安装在内齿圈的上的加速度传感器及与其连接的信号采集及数据处理系统。本发明专利技术弥补了风电齿轮箱行星轮系运行过程中偏载现象无法监测的不足，避免了行星齿轮存在偏载不及时修复而加速行星齿轮和轴承的损坏的问题。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，所述的发电机组的齿轮箱包括太阳轮、行星轮和内齿圈，该监测方法包括以下步骤：在内齿圈上安装加速度传感器；确定绝对零位，在行星轮到达绝对零位时，加速度传感器开始采集数据，同时采集相位角信号；确定行星轮和内齿圈的啮合区域；计算啮合时的冲击能量；对各个行星轮的冲击能量相互作差，若任何一个差值超过限值，则行星轮偏载。该监测系统包括安装在内齿圈的上的加速度传感器及与其连接的信号采集及数据处理系统。本专利技术弥补了风电齿轮箱行星轮系运行过程中偏载现象无法监测的不足，避免了行星齿轮存在偏载不及时修复而加速行星齿轮和轴承的损坏的问题。【专利说明】—种风力发电机组行星齿轮偏载的监测系统及方法
本专利技术涉及风力发电机组零部件监测领域，特别是涉及。
技术介绍
由于行星齿轮传动拥有结构紧凑、传递功率密度大等优点，目前风力发电机组主齿轮箱大部分采用行星齿轮传动，且大部分采用内齿圈固定、保持架带动行星轮旋转的传动形式。然而行星齿轮传动对行星轮系的加工精度，安装精度要求较高，在实际的应用过程中由于各种精度误差和变形往往会导致行星轮系存在载荷分布不均匀现象，即偏载现象。偏载在一定的范围内，对齿轮箱的寿命影响不大，但是当偏载过大时就会导致某个行星轮过载，载荷超过设计载荷容量，行星齿轮或轴承发生早期损坏。主齿轮箱如果发生损坏尤其是行星齿轮发生故障，必须将齿轮箱从机舱吊装至地面运回工厂进行修复，费用昂贵，周期长，严重影响机组发电量。为了早期监测齿轮箱故障，目前行业普遍采用振动在线监测系统对齿轮箱运行状况进行实时监测，但是目前这种通过分析振动频谱和通频振动值的监测方法不能识别行星轮经过加速度传感器的瞬时啮合冲击，从而无法判断行星级齿轮的偏载故障。如何能创设一种可监测行星齿轮偏载故障以便及时对行星轮进行维护的新的风力发电机组行星齿轮偏载的监测系统及方法，实属当前重要研发课题之一。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供，使其可监测行星齿轮偏载故障以便及时对行星轮进行维护，从而克服现有的风力发电机组行星齿轮偏载无法检测、维修费用高的不足。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种风力发电机组行星齿轮偏载的监测方法，所述的发电机组的齿轮箱包括太阳轮、行星轮和内齿圈，包括以下步骤:A、在内齿轮圈上安装加速度传感器；B、确定行星轮的绝对零位，在行星轮到达绝对零位时，加速度传感器开始采集数据，同时采集相位角信号；C、确定行星轮和内齿圈的啮合区域；D、计算行星轮与内齿圈啮合时的冲击能量；E、对每两个行星轮的冲击能量相互作差，若任何一个差值超过限值，则判定为行星轮偏载。作为本专利技术的一种改进，所述的步骤B以行星轮的轴线与加速度传感器的轴线重叠时行星轮的位置为绝对零位。所述的啮合区域是指行星轮经过加速度传感器时所走过的角度范围。所述的各行星轮与内齿圈啮合时的冲击能量的计算公式为: XY + X21 + + Yjq2E=其中，η代表米样点数，Xl代表截取的第I个米样点的振动加速 η ,度幅值，Χ2代表截取的第2个采样点的振动加速度幅值，Xn代表截取第η个采样点的振动加速度幅值。所述的限值为各行星轮与内齿圈啮合时冲击能量的平均值的10%。所述的相位角信号由转速传感器或绝对编码器采集。本专利技术还涉及一种风力发电机组行星齿轮偏载的监测系统，包括:安装在内齿圈的上的加速度传感器及与其连接的信号采集及数据处理系统。作为一种改进，所述的信号采集及数据处理系统还连接有客户端显示系统。采用这样的设计后，本专利技术至少具有以下优点:1、本专利技术公开了一种风力发电机组主齿轮箱行星齿轮偏载故障监测系统，弥补了行业内目前对风电齿轮箱行星轮系运行过程中存在的偏载现象无法监测的不足。2、通过该专利技术实现了对主齿轮箱行星级运行中存在的偏载进行实时监测，避免了行星齿轮存在偏载不及时修复而加速行星级齿轮和轴承的损坏的问题，节约了维护成本，提高了机组工作效率。【专利附图】【附图说明】上述仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，以下结合附图与【具体实施方式】对本专利技术作进一步的详细说明。图1是本专利技术一种风力发电机组行星齿轮偏载的检测系统的结构示意图。【具体实施方式】本专利技术提供一种风力发电机组行星齿轮偏载的检测系统及方法，所述的机组包括太阳轮、行星轮和内齿圈，该方法包括以下步骤:A、在内齿轮圈上安装加速度传感器7 ;B、确定行星轮I的绝对零位，在行星轮I到达绝对零位时，加速度传感器7开始采集数据，同时采集相位角信号；C、确定行星轮I和内齿圈5的啮合区域；D、计算行星轮I与内齿圈5啮合时的冲击能量；E、对每两个行星轮I的冲击能量相互作差，若任何一个差值超过限值，则判定为行星轮I偏载。下面以含有三个行星轮1、内齿圈5和行星架6固定、太阳轮4转动的行星齿轮为例对本专利技术做进一步解释。将加速度传感器7安装在行星齿轮箱的内齿圈5上方，在内齿圈5的内侧安装一个转速传感器8，采集行星架6的绝对相位角信号，加速度传感器7和转速传感器8分别与信号采集及数据处理系统连接，将采集到的数据传输到信号采集及数据处理系统进行处理。较佳的，信号采集机数据处理系统外还连接有客户端显示系统，可显示数据及故障信肩、O所述的转速传感器8还可使用风力发电机组自带的绝对编码器采集数据信号。打开行星齿轮箱前端观察口，慢慢调整风轮位置，当行星轮I经过加速度传感器7下方，其轴线和加速度传感器7的轴线重叠时，加速度传感器7和转速传感器8开始同步采集数据，并将此位置设为绝对零位，行星轮I到达绝对零位时的时刻设为绝对零时。行星轮I均匀分布在行星架6的圆周方向上，以3个行星轮为例，3个行星轮均匀分布在行星架6上，其与行星架中心的连线互成120°。设第一个行星轮I轴线和加速度传感器7重合时转速传感器的相位角为O度，则下一个行星轮I经过加速度传感器7的的时刻正好是转速传感器8转过120°相位角的时刻，依此类推，则下一个经过加速度传感器7的时刻是转速传感器8转过240°相位角的时刻，如果行星架6上有η个行星轮1，则每经过(360/η) °的相位角则有一个行星轮I刚好经过加速度传感器7。为了准确识别行星轮I经过加速度传感器7的冲击能量，以行星轮I经过加速度传感器7时所走过的角度范围作为行星轮I与加速度传感器7啮合时的啮合区域。经测量，加速度传感器7下方3-4个齿进入啮合状态时振动能量最大，可选取经过内齿圈5加速度传感器7附近3-4个齿的区域为啮合区域测量啮合冲击能量，参照图1所示，所取齿数占整个圆周的a角度。根据转速传感器8的相位角信号，截取每个行星轮I经过加速度传感器7a角度这段时间的冲击能量，那么截取第二个行星轮冲击能量的时刻为(120_a/2) °到(120+a/2) °，依次类推，截取第三个行星轮冲击能量的时刻为(240-a/2) °到(240+a/2) ° 。按照以下公式计算每一个行星轮与内齿圈啮合时的冲击能量E1、E2、E3，【权利要求】1.一种风力发电机组行星齿轮偏载的监测方法，所述的发电机组的齿轮箱包括太阳轮、行星轮和内齿圈，其特征在于包括以下步骤: A、在内齿轮圈上安装加速度传感器； B、确定行星轮的绝对零位，在行星轮到达绝对零位时，加速度传感器开始采集数据，同时采集相位角信号； C、确定行星轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电机组行星齿轮偏载的监测方法，所述的发电机组的齿轮箱包括太阳轮、行星轮和内齿圈，其特征在于包括以下步骤：A、在内齿轮圈上安装加速度传感器；B、确定行星轮的绝对零位，在行星轮到达绝对零位时，加速度传感器开始采集数据，同时采集相位角信号；C、确定行星轮和内齿圈的啮合区域；D、计算行星轮与内齿圈啮合时的冲击能量；E、对每两个行星轮的冲击能量相互作差，若任何一个差值超过限值，则判定为行星轮偏载。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董礼，王千，苏宝定，程庆阳，于迟，
申请(专利权)人：国电联合动力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11