[發明專利]基于風電齒輪箱工況模擬的故障診斷試驗臺

有效

• 申請號: 201310500825.5
• 申請日: 2013-10-21
• 公開（公告）號: CN103604601A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 魏燕定;傅雷;林晨陽;龔韻秋;郭遠晶;周曉軍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01M13/02
• 分類號: G01M13/02
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 趙芳

技術領域

本發明涉及一種齒輪箱工況模擬的故障診斷試驗臺，尤其是一種基于風電齒輪箱工況模擬的故障診斷試驗臺。

背景技術

風電齒輪箱是位于風葉輪和發電機之間用于傳遞機械能的傳動裝置，它將分葉輪輸入的低轉速機械能轉化為用于發電機發電的高轉速機械能，由于風電機組一般安裝在海島、海面、荒漠等風力資源豐富的野外，且距離地面或者海面幾十米甚至上百米，因此其維護工作不便且維修費用高昂，且風電齒輪箱與一般工業齒輪箱相比，其受到不規則、強陣風的作用，承受的動態載荷很高，因此對其運行過程中進行的實時狀態監測和機械故障診斷可以有效在故障出現的早期及時發現，并采取相應措施，避免造成齒輪箱進一步的損壞而導致更嚴重的損失。

傳統的旋轉機械故障診斷試驗裝置往往只注重對機械設備故障源的模擬，如對齒輪箱某一齒輪進行齒破壞或者對軸承滾動體滾道切割，采取上述方式模擬的故障信號信噪比較高，只需通過較為簡單的信號處理方法如快速傅里葉變換即可進行故障診斷的判定，但風電齒輪箱長期運行在沖擊變載荷的工況下，且受到不規則、強陣風的作用，一些與齒輪箱故障無關的擾動信號也被作為有效信號采集，導致了故障信號的信噪比很低，無法用常規的故障診斷方法對其進行分析，而理論上提出了新方法往往又無法通過一個真實有效的模擬環境來進行驗證，因此需要一種真實工況模擬的試驗臺來模擬風電齒輪箱實際運行的工況，即在一個較為真實的風電齒輪箱運行工況平臺上進行風電齒輪箱故障診斷方法的研究。

發明內容

為了克服現有的旋轉機械故障診斷試驗方式的無法有效模擬風電齒輪箱工況、故障信息數據可靠性較差的不足，本發明提供一種有效模擬風電齒輪箱工況、故障信息數據可靠的基于風電齒輪箱工況模擬的故障診斷試驗臺。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是：

一種基于風電齒輪箱工況模擬的故障診斷試驗臺，包括基座臺架、驅動電機、齒輪箱傳動裝置、工況模擬加載模塊、扭矩轉速儀和負載模擬電機，所述驅動電機安裝在基座臺架一端，所述齒輪箱傳動裝置包括二級行星減速齒輪箱、二級行星增速齒輪箱、單級平行軸齒輪箱，所述二級行星減速齒輪箱的高速軸與所述驅動電機的輸出軸傳動連接，所述二級行星減速齒輪箱的低速軸與所述二級行星增速齒輪箱的低速軸通過膜片式聯軸器連接，所述行星齒輪箱的高速軸通過聯軸器與所述單級平行軸齒輪箱的低速軸連接，所述扭矩轉速儀的一端通過聯軸器與所述單級平行軸齒輪箱的高速軸連接，所述扭矩轉速儀的另一端通過聯軸器與所述負載模擬電機的轉動軸連接；

所述工況模擬加載模塊包括軸向液壓缸支承、軸向液壓加載缸、徑向液壓缸支承、徑向液壓加載缸、偏心塊激振器，所述軸向液壓缸支承安裝在所述基座臺架上，所述軸向液壓加載缸一端鉸接在所述軸向液壓缸支承上，另一端通過一個L型加載塊鉸接在所述單級平行軸齒輪箱的一側吊裝耳環上，所述徑向液壓缸支承安裝在所述基座臺架上，所述徑向液壓加載缸一端鉸接在所述徑向液壓缸支承上，另一端鉸接在所述單級平行軸齒輪箱的另一側吊裝耳環上，所述偏心塊激振器的底座固定在所述臺架上，所述偏心塊激振器一側與所述二級行星增速齒輪箱的底座通過螺栓連接，另一側與所述單級平行軸齒輪箱的底座通過螺栓連接。

進一步，所述故障診斷試驗臺還包括慣量模擬裝置，所述慣量模擬裝置包括離合器、T型支架、飛輪軸、飛輪和飛輪軸支承，所述T型支架安裝在所述基座臺架上，所述離合器安裝在所述T型支架上，所述離合器輸入端與所述驅動電機的輸出軸連接，所述飛輪軸支承安裝在所述基座臺架上，所述飛輪主軸安裝在所述飛輪軸支承的軸承上，所述離合器輸出端與飛輪主軸的一端連接，所述飛輪同軸心安裝在所述飛輪主軸上，所述二級行星減速齒輪箱的高速軸與所述飛輪主軸的另一端通過聯軸器連接。

更進一步，所述慣量模擬裝置還包括磁粉制動器、電磁吸合器、方形磁鋼，所述磁粉制動器安裝在所述基座臺架上，所述磁粉制動器輸出軸安裝有第一同步帶輪，所述飛輪主軸上安裝有第二同步帶輪，所述第一同步帶輪通過同步帶與第二同步帶輪聯動，所述方向磁鋼固定在所述飛輪側面外緣，所述電磁吸合器位于所述飛輪的一側，通過支架安裝在基座臺架上，所述電磁吸合器的安裝高度與于所述飛輪的旋轉中心軸高度一致。

再進一步，所述偏心塊激振器振動主體可沿其水平轉軸傾斜并與豎直方向呈一傾角，傾角范圍為0°～45°。

優選的，所述基座臺架上加工有兩條填充有吸振材料的凹形隔振槽，第一凹形隔振槽位于所述二級行星減速齒輪箱與所述二級行星增速齒輪箱之間，第二凹形隔振槽位于所述單級平行軸齒輪箱與所述扭矩轉速儀之間。