[發(fā)明專利]磁懸浮飛輪儲(chǔ)能裝置及其故障診斷方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310086078.5
• 申請(qǐng)日: 2013-03-18
• 公開（公告）號(hào): CN103208880A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊立平;韓永杰;藤萬慶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K7/02
• 分類號(hào): H02K7/02;G01M13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種飛輪儲(chǔ)能裝置及飛輪儲(chǔ)能裝置的故障診斷方法。

背景技術(shù)

目前，由于自然環(huán)境的日益惡化，能源和環(huán)境已成為當(dāng)今人類所面臨的重大問題，能量的儲(chǔ)存與再利用受到世界各國的廣泛關(guān)注。在此背景下，以能量轉(zhuǎn)換效率高、壽命長、綠色環(huán)保、儲(chǔ)能密度大、響應(yīng)速度快、充放電循環(huán)成本低見長的現(xiàn)代飛輪儲(chǔ)能進(jìn)入了高速發(fā)展期。

飛輪儲(chǔ)能是將電能、轉(zhuǎn)動(dòng)能、制動(dòng)能等轉(zhuǎn)化成飛輪的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能加以儲(chǔ)存，利用電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)動(dòng)能與電能的交換，由電力控制器實(shí)現(xiàn)升速充電與降速放電的技術(shù)。為了保證飛輪能夠儲(chǔ)存較多的能量，飛輪要擁有較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，且要在高轉(zhuǎn)速下長時(shí)間運(yùn)行，為降低能量損失，飛輪還需工作于低真空的密封環(huán)境，這些都導(dǎo)致飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)存在較強(qiáng)的故障未知性和事故危險(xiǎn)性，因高速飛輪破損，導(dǎo)致的飛輪儲(chǔ)能裝置爆炸等危險(xiǎn)事故時(shí)有發(fā)生。為了保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，避免發(fā)生系統(tǒng)不平衡量變化或支承部件磨損、控制失靈等故障，及時(shí)有效地檢測出系統(tǒng)的故障，并進(jìn)行應(yīng)急處理是十分必要的。

專利申請(qǐng)?zhí)枮椋?01210154944.5，名為“一種大容量高效率磁懸浮飛輪儲(chǔ)能裝置”的專利，給出的飛輪儲(chǔ)能裝置包括飛輪組件、電機(jī)、重載磁浮軸承、徑向軸承、真空密封殼體和安全組件，但該專利沒有考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全可靠性。

專利申請(qǐng)?zhí)枮椋篊N201110310173.X，名為“磁懸浮飛輪儲(chǔ)能裝置”的專利，提供了一種具有結(jié)構(gòu)緊湊，比能量密度和放電深度高的磁懸浮飛輪儲(chǔ)能裝置，該裝置配置有徑向和軸向磁懸浮軸承，其徑向磁懸浮軸承為徑向混合錐軸承，但同樣該專利也未考慮飛輪儲(chǔ)能裝置的故障診斷性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有故障診斷功能的磁懸浮飛輪儲(chǔ)能裝置及其故障診斷方法。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明磁懸浮飛輪儲(chǔ)能裝置，其特征是：包括密封艙體和安裝在密封艙體里的飛輪，密封艙體里設(shè)置上機(jī)械軸承基座和下機(jī)械軸承基座，上機(jī)械軸承基座里安裝上機(jī)械軸承，下機(jī)械軸承基座安裝下機(jī)械軸承，飛輪通過飛輪的飛輪軸安裝在上機(jī)械軸承和下機(jī)械軸承上，在上機(jī)械軸承和飛輪之間安裝軸向磁軸承，在下機(jī)械軸承和飛輪之間安裝電動(dòng)發(fā)電一體機(jī)。

本發(fā)明磁懸浮飛輪儲(chǔ)能裝置的故障診斷方法，采用本發(fā)明的磁懸浮飛輪儲(chǔ)能裝置，其特征是：

（1）磁電轉(zhuǎn)速傳感器檢測飛輪實(shí)際轉(zhuǎn)速，根據(jù)前一時(shí)刻飛輪實(shí)際轉(zhuǎn)速及當(dāng)前時(shí)刻電動(dòng)發(fā)電一體機(jī)的輸入或輸出電壓，輸出飛輪的理論轉(zhuǎn)速，并與飛輪實(shí)際轉(zhuǎn)速共同作為輸入進(jìn)行一次故障診斷，若二轉(zhuǎn)速之差大于設(shè)定閾值，則電動(dòng)發(fā)電一體機(jī)或上機(jī)械軸承、下機(jī)械軸承存在故障；

（2）以電動(dòng)發(fā)電一體機(jī)溫度傳感器檢測到的電動(dòng)發(fā)電一體機(jī)當(dāng)前時(shí)刻溫度和前一時(shí)刻溫度作為輸入，根據(jù)兩次溫度與設(shè)定值的比較結(jié)果，進(jìn)行故障診斷，以當(dāng)前時(shí)刻及前一時(shí)刻定子表面加速度計(jì)測得的振動(dòng)加速度為輸入再進(jìn)行電動(dòng)發(fā)電一體機(jī)的故障診斷，以兩次故障診斷的結(jié)果作為輸入進(jìn)行局部信息融合，得出故障診斷初步結(jié)果；

（3）以上、下機(jī)械軸承溫度傳感器測得當(dāng)前時(shí)刻及前一時(shí)刻信號(hào)進(jìn)行上機(jī)械軸承、下機(jī)械軸承故障診斷，再以上、下機(jī)械軸承加速度計(jì)測得當(dāng)前時(shí)刻及前一時(shí)刻信號(hào)作為輸入進(jìn)行上機(jī)械軸承、下機(jī)械軸承故障診斷，以兩次故障診斷結(jié)果作為輸入進(jìn)行局部信息融合，得出上、下機(jī)械軸承故障診斷初步結(jié)果；

（4）將通過步驟（1）～（3）得到的結(jié)果作為輸入進(jìn)行故障信息融合，得到電動(dòng)發(fā)電一體機(jī)、上機(jī)械軸承、下機(jī)械軸承的故障定位及故障估計(jì)結(jié)果；

（5）以軸向磁軸承的溫度傳感器檢測到的當(dāng)前時(shí)刻及前一時(shí)刻溫度信號(hào)作為輸入進(jìn)行一次軸向磁軸承故障診斷，再以磁電位移傳感器檢測到的軸向位移作為輸入，根據(jù)軸向位移與設(shè)定值的比較結(jié)果，進(jìn)行一次軸向磁軸承的故障診斷，對(duì)兩次診斷結(jié)果進(jìn)行故障信息融合，得出軸向磁軸承的故障狀態(tài)；

（6）當(dāng)診斷為電動(dòng)發(fā)電一體機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，則進(jìn)行斷電及報(bào)警處理；當(dāng)診斷為上、下機(jī)械軸承出現(xiàn)故障時(shí)，則進(jìn)行斷電處理或緊急制動(dòng)；當(dāng)診斷為軸向磁軸承出現(xiàn)故障時(shí)，則將軸向磁軸承斷電。

本發(fā)明磁懸浮飛輪儲(chǔ)能裝置還可以包括：