风电齿轮箱行星轮故障检测机构及智能分析系统和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109253881A(43)申请公布日2019.01.22(21)申请号201811329318.9(22)申请日2018.11.09(71)申请人国电联合动力技术有限公司地址100000北京市海淀区西四环中路16号院1号楼8层(72)发明人袁凌褚景春孙黎潘磊李英昌员一泽郭宇辰(74)专利代理机构北京方韬法业专利代理事务所(普通合伙)11303代理人朱丽华(51)Int.Cl.G01M13/04(2019.01)G08C17/02(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称风电齿轮箱行星轮故障检测机构及智能分析系统和方法(57)摘要本发明公开了一种风电齿轮箱行星轮故障检测机构，包括应变片组和与其连接的数据采集器。应变片组包括多个应变片，分别设置在与行星轮相啮合的齿圈和/或太阳轮的齿槽内壁上，设置在齿圈齿槽内壁上的多个应变片分别通过数据传输线与数据采集器连接，设置在太阳轮齿槽内壁上的多个应变片分别通过无线传输装置与数据采集器连接；数据采集器用于接收多个应变片的实时应变数据。还公开了包括该检测机构的智能分析系统和方法。本发明通过在齿轮箱中增加应变片，实时监控行星轮系齿轮啮合副的应变状态，再通过数据分析和计算出不均载系数Kγ、齿向载荷分布系数KHβ和KFβ，实现故障萌芽期实时、精准的故障确定并定位，提高风机安全性及可靠性，降低维护和故障成本。CN109253881ACN109253881A权利要求书1/2页1.一种风电齿轮箱行星轮故障检测机构，其特征在于，包括应变片组和与其连接的数据采集器，所述应变片组包括多个应变片，所述多个应变片分别设置在与行星轮相啮合的齿圈和/或太阳轮的齿槽内壁上，设置在所述齿圈的齿槽内壁上的多个应变片分别通过数据传输线与所述数据采集器连接，设置在所述太阳轮齿槽内壁上的多个应变片分别通过无线传输装置与所述数据采集器连接；所述数据采集器，用于接收所述多个应变片的实时应变数据。2.根据权利要求1所述的风电齿轮箱行星轮故障检测机构，其特征在于，所述无线传输装置包括无线发射器和与其无线连接的无线接收器，所述无线发射器设置在太阳轮上，与所述太阳轮齿槽内壁上的应变片连接，所述无线接收器设置在齿轮箱箱体上，与所述数据采集器连接。3.根据权利要求1或2所述的风电齿轮箱行星轮故障检测机构，其特征在于，所述齿圈和/或太阳轮上沿圆周均匀设置三组所述应变片组，每组应变片组包括8片应变片，所述8片应变片分成两列，分别设置在相邻的两个齿槽内壁上，每个齿槽中的4个应变片沿齿槽等距设置，且两个相邻齿槽中的应变片相错设置。4.根据权利要求1所述的风电齿轮箱行星轮故障检测机构，其特征在于，所述应变片采用电阻应变片，所述电阻应变片采用强力粘接剂固定在齿槽的齿沟底部。5.根据权利要求1所述的风电齿轮箱行星轮故障检测机构，其特征在于，所述数据采集器内部的采集电路采用惠氏电路半桥接法连接所述应变片，用于采集所述应变片的应变电压数据。6.一种包括权利要求1至5任一项所述的风电齿轮箱行星轮故障检测机构的智能分析系统，其特征在于，所述智能分析系统还包括数据分析模块、故障定位显示器和故障预警器，所述数据分析模块与所述数据采集器连接，用于接收所述数据采集器传送的应变片检测数据，并对接收数据进行分析、计算，预测出所述齿轮箱行星轮故障情况和故障位置；所述故障预警器，用于对所述数据分析模块预测出的故障情况进行预警；所述故障定位显示器，用于对所述数据分析模块预测出的故障位置进行显示。7.一种根据权利要求6所述的智能分析系统的智能分析方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)在齿轮箱行星轮运行过程中，由所述数据采集器实时接收和读取所述每个应变片的应变电压数据；(2)由所述数据分析模块计算每组应变片组中多个应变片的应变电压数据的均方根值，再将所述每个应变片的应变电压峰值与所述每组应变片组的应变电压数据的均方根值相比，得到所述每个应变片相对应的不均载系数Kγ；(3)所述数据分析模块根据得到的多个应变片相对应的不均载系数Kγ，判断所述每个应变片安装位置处对应行星轮的均载性程度，所述不均载系数Kγ越接近于1，相对应的均载性越好，若所述不均载系数Kγ超出预设报警限值，则所述数据分析模块将超出预设报警限值的所述应变片故障位置发送给所述故障定位显示器，并向所述故障预警器发送信息。8.一种根据权利要求6所述的智能分析系统的智能分析方法，其特征在于，所述方法包2CN109253881A权利要求书2/2页括如下步骤：(1)在齿轮箱行星轮运行过程中，由所述数据采集器实时接收和读取所述每个应变片的应变电压数据；(2)由所述数据分析模块计算每组应变片组中多个应变片的应变电压数据的平均值，再将所述每