本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種風(fēng)電機(jī)組變槳軸承監(jiān)控方法及裝置。

背景技術(shù)：

風(fēng)電機(jī)組變槳軸承是風(fēng)電機(jī)組中必不可少的主要零部件，是連接葉片和輪轂的部件，具有承載葉片載荷及葉片變槳的功能。由于目前風(fēng)電機(jī)組變槳軸承多為內(nèi)齒式雙排同徑四點接觸球軸承，且載荷較大，使用壽命較長，因而對潤滑密封和加工精度以及材料機(jī)械性能的要求均較高。在使用過程中要求其載荷必需在材料強(qiáng)度允許范圍內(nèi)。但是現(xiàn)實使用中，風(fēng)況載荷多變，載荷過大的情況難以完全杜絕，而載荷過大容易引起軸承內(nèi)圈位移變形過大，加速軸承內(nèi)外圈、滾珠滾道以及密封圈磨損失效，甚至有造成軸承內(nèi)外圈斷裂引起葉片墜落的嚴(yán)重事故。

一旦風(fēng)電機(jī)組變槳軸承發(fā)生失效損壞，必須要將風(fēng)電機(jī)組變槳軸承和葉片吊裝至地面進(jìn)行更換，費用昂貴、更換麻煩，嚴(yán)重影響風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電量，造成重大損失。為了能夠及時避免軸承的磨損失效，需要有效的監(jiān)控系統(tǒng)和方法，但是目前行業(yè)內(nèi)在該領(lǐng)域，只是在軸承嚴(yán)重磨損到一定程度時候才會有監(jiān)測報警，因此，亟需發(fā)展一種能夠提前預(yù)防，及時預(yù)警，實時監(jiān)測的預(yù)防措施，從而避免軸承的嚴(yán)重磨損，延長軸承的使用壽命，預(yù)防重大損失。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種風(fēng)電機(jī)組變槳軸承監(jiān)控方法及裝置，能夠通過有效監(jiān)測風(fēng)電機(jī)組變槳軸承內(nèi)圈的位移，實現(xiàn)提前預(yù)防，及時預(yù)警，從而避免軸承的嚴(yán)重磨損，延長軸承的使用壽命，預(yù)防重大損失。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種風(fēng)電機(jī)組變槳軸承監(jiān)控方法，包括：獲取當(dāng)前時刻變槳軸承內(nèi)圈多個位置上對應(yīng)的多個軸向位移和多個徑向位移，從中找出最大軸向位移X_O’和最大徑向位移Y_O’；將所述最大軸向位移X_O’和最大徑向位移Y_O’分別與預(yù)設(shè)的最大軸向位移基準(zhǔn)值X_max和最大徑向位移基準(zhǔn)值Y_max作比較，并在X_O’>X_max和/或Y_O’>Y_max時，輸出變槳調(diào)整信號和/或報警信號。

作為進(jìn)一步地改進(jìn)，所述獲取當(dāng)前時刻變槳軸承內(nèi)圈多個位置上對應(yīng)的多個軸向位移和多個徑向位移是通過均勻設(shè)置在所述變槳軸承內(nèi)圈多個位置上的軸向位移傳感器和徑向位移傳感器獲得的。

所述軸向位移傳感器安裝在軸承內(nèi)圈靠近輪轂側(cè)的軸向斷面處，所述徑向位移傳感器安裝在軸承內(nèi)圈靠近葉片側(cè)的軸承內(nèi)表面處，所述軸向位移傳感器和徑向位移傳感器位置對齊，并分別在0°、90°、180°和360°四個位置布置，其中0°位置與軸承內(nèi)圈的0°標(biāo)記孔對齊。

所述預(yù)設(shè)的最大軸向位移基準(zhǔn)值X_max和最大徑向位移基準(zhǔn)值Y_max是根據(jù)有限元理論的計算結(jié)合風(fēng)場實際運行的測定數(shù)據(jù)獲得的。

還包括：獲取機(jī)組連續(xù)運行一個時間周期內(nèi)，出現(xiàn)所述最大軸向位移X_O’>X_max的頻率Mx，以及出現(xiàn)所述最大徑向位移Y_O’>Y_max的頻率My；將所述頻率Mx和頻率My分別與預(yù)設(shè)的最大軸向位移頻率基準(zhǔn)值Nx和最大徑向位移頻率基準(zhǔn)值Ny作比較，并在Mx>Nx和/或My>Ny時，輸出報警信號。

所述一個時間周期為24小時。

一種風(fēng)電機(jī)組變槳軸承監(jiān)控裝置，包括：第一獲取模塊，用于獲取當(dāng)前時刻變槳軸承內(nèi)圈多個位置上對應(yīng)的多個軸向位移和多個徑向位移，從中找出最大軸向位移X_O’和最大徑向位移Y_O’；第一判斷模塊，用于將所述最大軸向位移X_O’和最大徑向位移Y_O’分別與預(yù)設(shè)的最大軸向位移基準(zhǔn)值X_max和最大徑向位移基準(zhǔn)值Y_max作比較，并在X_O’>X_max和/或Y_O’>Y_max時，輸出變槳調(diào)整信號和/或報警信號。

作為進(jìn)一步地改進(jìn)，所述第一獲取模塊獲取當(dāng)前時刻變槳軸承內(nèi)圈多個位置上對應(yīng)的多個軸向位移和多個徑向位移是通過均勻設(shè)置在所述變槳軸承內(nèi)圈多個位置上的軸向位移傳感器和徑向位移傳感器獲得的。

所述軸向位移傳感器安裝在軸承內(nèi)圈靠近輪轂側(cè)的軸向斷面處，所述徑向位移傳感器安裝在軸承內(nèi)圈靠近葉片側(cè)的軸承內(nèi)表面處，所述軸向位移傳感器和徑向位移傳感器位置對齊，并分別在0°、90°、180°和360°四個位置布置，其中0°位置與軸承內(nèi)圈的0°標(biāo)記孔對齊。

還包括基準(zhǔn)值預(yù)設(shè)模塊，用于根據(jù)有限元理論的計算結(jié)合風(fēng)場實際運行的測定數(shù)據(jù)獲得所述預(yù)設(shè)的最大軸向位移基準(zhǔn)值X_max和最大徑向位移基準(zhǔn)值Y_max。

還包括：第二獲取模塊，用于獲取機(jī)組連續(xù)運行一個時間周期內(nèi)，出現(xiàn)所述最大軸向位移X_O’>X_max的頻率Mx，以及出現(xiàn)所述最大徑向位移Y_O’>Y_max的頻率My；第二判斷模塊，用于將所述頻率Mx和頻率My分別與預(yù)設(shè)的最大軸向位移頻率基準(zhǔn)值Nx和最大徑向位移頻率基準(zhǔn)值Ny作比較，并在Mx>Nx和/或My>Ny時，輸出報警信號。

所述一個時間周期為24小時。

由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明實現(xiàn)了風(fēng)電機(jī)組變槳軸承的有效監(jiān)控，填補(bǔ)了行業(yè)內(nèi)目前對風(fēng)電機(jī)組變槳軸承運行狀態(tài)監(jiān)控領(lǐng)域的空白。通過該發(fā)明實現(xiàn)了對風(fēng)電機(jī)組變槳軸承運行中存在的變形量采集和分析，進(jìn)行實時監(jiān)控，能夠提前預(yù)防，及時預(yù)警，避免了變槳軸承變形量過大不及時修正而加速或直接造成變槳軸承的失效損壞。

附圖說明

上述僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，以下結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

圖1是變槳軸承內(nèi)圈上位移傳感器布置方式示意圖。

圖2為圖1中AA向的示意圖。

圖3為圖1中BB向的示意圖。

圖中：1-變槳軸承外圈；2-變槳軸承內(nèi)圈；3-位移傳感器X1；4-位移傳器X2；5-位移傳感器X3；6-位移傳感器X4；7-位移傳感器Y1；8-位移傳感器Y2；9-位移傳感器Y3；10-位移傳感器Y4。

具體實施方式

本發(fā)明提供一種風(fēng)電機(jī)組變槳軸承監(jiān)控方法，主要包括以下步驟：獲取當(dāng)前時刻變槳軸承內(nèi)圈多個位置上對應(yīng)的多個軸向位移和多個徑向位移，從中找出最大軸向位移X_O’和最大徑向位移Y_O’；將所述最大軸向位移X_O’和最大徑向位移Y_O’分別與預(yù)設(shè)的最大軸向位移基準(zhǔn)值X_max和最大徑向位移基準(zhǔn)值Y_max作比較，并在X_O’>X_max和/或Y_O’>Y_max時，輸出變槳調(diào)整信號和/或報警信號。

進(jìn)一步地，所述方法還包括：獲取機(jī)組連續(xù)運行一個時間周期內(nèi)，出現(xiàn)所述最大軸向位移X_O’>X_max的頻率Mx，以及出現(xiàn)所述最大徑向位移Y_O’>Y_max的頻率My；將所述頻率Mx和頻率My分別與預(yù)設(shè)的最大軸向位移頻率基準(zhǔn)值Nx和最大徑向位移頻率基準(zhǔn)值Ny作比較，并在Mx>Nx和/或My>Ny時，輸出報警信號。

上述方法中，為獲取變槳軸承內(nèi)圈多個位置上對應(yīng)的軸向位移和徑向位移，可在風(fēng)電機(jī)組變槳軸承內(nèi)齒圈均勻布置安裝軸向位移傳感器和徑向位移傳感器。較佳地，所述的軸向位移傳感器安裝于軸承內(nèi)圈靠近輪轂側(cè)的軸向端面處，用于監(jiān)測軸承內(nèi)圈的軸向位移；所述的徑向位移傳感器安裝于軸承內(nèi)圈靠近葉片側(cè)的內(nèi)表面處，用于監(jiān)測軸承內(nèi)圈的徑向位移。

本發(fā)明上述風(fēng)電機(jī)組變槳軸承監(jiān)控方法適應(yīng)于風(fēng)電機(jī)組所有機(jī)型，在每一種機(jī)型的應(yīng)用中，需要事先確定上述預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)值，即最大軸向位移基準(zhǔn)值X_max和最大徑向位移基準(zhǔn)值Y_max，以及最大軸向位移頻率基準(zhǔn)值Nx和最大徑向位移頻率基準(zhǔn)值Ny。

較佳地，所述最大位移量基準(zhǔn)值X_max、Y_max可以通過有限元理論計算結(jié)合風(fēng)場采集的軸承運行實測數(shù)據(jù)獲得。這里給出一種具體示例以說明本領(lǐng)域技術(shù)人員可采用的可行方法，但需要指出的是，本發(fā)明并不局限于該方法。

具體地，上述最大位移量基準(zhǔn)值X_max、Y_max的設(shè)定方法可按照以下步驟：根據(jù)有限元理論計算獲得滿負(fù)荷運行中軸承內(nèi)圈最大軸向位移和最大徑向位移的計算值；根據(jù)風(fēng)場實際運行數(shù)據(jù)獲得滿負(fù)荷運行中軸承內(nèi)圈最大軸向位移和最大徑向位移的測定值；當(dāng)所述計算值和測定值的誤差在兩者較小值的20％誤差范圍內(nèi)，則所述最大軸向位移基準(zhǔn)值X_max和最大徑向位移基準(zhǔn)值Y_max取二者的平均值；當(dāng)所述計算值和測定值的誤差超過兩者較小值的20％，則對兩者進(jìn)行第二次計算與測定；當(dāng)所述計算值和測定值超過三次誤差仍然超過兩者較小值的20％，則所述最大軸向位移基準(zhǔn)值X_max和最大徑向位移基準(zhǔn)值Y_max取三次中所述計算值和測定值的最小值。

確定上述最大軸向位移基準(zhǔn)值X_max和最大徑向位移基準(zhǔn)值Y_max之后，統(tǒng)計風(fēng)場實測數(shù)據(jù)，獲取風(fēng)機(jī)軸承連續(xù)運行一個時間周期內(nèi)出現(xiàn)X_O’>X_max的頻率Nx，以及出現(xiàn)Y_O’>Y_max的頻率Ny。例如，在風(fēng)場年度12個月的數(shù)據(jù)中，從每月數(shù)據(jù)中隨機(jī)獲取風(fēng)機(jī)軸承連續(xù)運行24小時的數(shù)據(jù)并分別統(tǒng)計出現(xiàn)X_O’>X_max的頻率和出現(xiàn)Y_O’>Y_max的頻率，最后取12個月中的最大值作為頻率基準(zhǔn)值Nx、Ny。

以下結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明的監(jiān)控方法在風(fēng)電機(jī)組上的實際應(yīng)用做具體說明。

在風(fēng)電機(jī)組上實際應(yīng)用時，基于本發(fā)明的上述方法可發(fā)展出一種集成于風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)的變槳軸承監(jiān)控系統(tǒng)，該監(jiān)控系統(tǒng)包括監(jiān)測軸承內(nèi)圈的軸向位移傳感器和徑向位移傳感器、數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)、客戶端顯示系統(tǒng)。在針對具體的機(jī)型應(yīng)用中，所述的軸向位移傳感器和徑向位移傳感器均與數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)相連接，數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)上進(jìn)一步連接設(shè)置客戶端顯示系統(tǒng)，所述的數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)還與變槳控制系統(tǒng)相連接，且通訊傳輸方式和數(shù)據(jù)格式可集成相通。

這里以2MW機(jī)型為例進(jìn)行說明。如圖1中所示，變槳軸承包括外圈1和內(nèi)圈2，4個軸向位移傳感器3、4、5、6(依次編號X1、X2、X3、X4)分別按照0°、90°、180°和360°位置布置于軸承內(nèi)圈2靠近輪轂側(cè)的軸向斷面處，其中0°位置與軸承內(nèi)圈的0°標(biāo)記孔對齊。請配合圖2、3所示，4個徑向位移傳感器7、8、9、10(依次編號Y1、Y2、Y3、Y4)與軸向位移傳感器相對齊，分別安裝在軸承內(nèi)圈2靠近葉片側(cè)的軸承內(nèi)表面處。

在布置好上述徑向位移傳感器與軸向位移傳感器之后，傳感器可監(jiān)測記錄位移數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)計算得到風(fēng)機(jī)連續(xù)運行一個時間周期內(nèi)出現(xiàn)X_O’>X_max的頻率Mx和出現(xiàn)Y_O’>Y_max的頻率My。這里一個時間周期以24小時為佳，可將每日0時開始至24時作為一個24小時的時間周期。也可以采用其他時長。

具體地，在滿負(fù)荷運行狀態(tài)下，分別采集軸向位移傳感器X1、X2、X3和X4在Z軸方向上的軸向位移,比較得到其中最大的軸向位移，記為X_O’。即：

X_O’＝max(X1、X2、X3、X4) 式①

分別采集軸向位移傳感器Y1、Y2、Y3和Y4在X軸和Y軸方向上的徑向位移,比較得到其中最大的徑向位移，記為Y_O’。即：

Y_O’＝max(Y1、Y2、Y3、Y4) 式②

數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)實時采集X_O’和Y_O’，并與X_max和Y_max進(jìn)行比較，當(dāng)X_O’>X_max或Y_O’>Y_max任一情況發(fā)生時，數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)把信號傳遞給變槳系統(tǒng)，變槳系統(tǒng)及時變槳，調(diào)整葉片角度，從而改變變槳軸承的載荷。當(dāng)變槳系統(tǒng)不能及時變槳時，系統(tǒng)自動報警。

進(jìn)一步地，數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)還計算風(fēng)機(jī)連續(xù)運行24小時內(nèi)出現(xiàn)X_O’>X_max的頻率Mx和出現(xiàn)Y_O’>Y_max的頻率My。當(dāng)檢測到實際運行時頻率超過規(guī)定的頻率基準(zhǔn)值時，即Mx>Nx或My>Ny時，監(jiān)測系統(tǒng)也觸發(fā)自動報警。

通過采用以上技術(shù)手段，本發(fā)明通過實時監(jiān)測軸承內(nèi)圈的位移量，進(jìn)而間接確定軸承的載荷情況，當(dāng)監(jiān)測到的軸承內(nèi)圈位移量過大，即軸承的載荷過大時，可以及時調(diào)整軸承位置，當(dāng)調(diào)整位置失敗時，及時報警。進(jìn)一步，本發(fā)明還監(jiān)測軸承內(nèi)圈過大位移量的出現(xiàn)頻率，當(dāng)出現(xiàn)過載頻率過高時，亦進(jìn)行及時報警，實現(xiàn)提前預(yù)防重大事故，便于工作人員更新維護(hù)。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。