[發明專利]一種風電齒輪箱故障等級評價方法

有效

• 申請號: 201710713551.6
• 申請日: 2017-08-18
• 公開（公告）號: CN107402130B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 胡志紅;張向軍;林麗;謝濱;白愷;張秀麗;宋鵬;楊偉新
• 申請（專利權）人: 清華大學天津高端裝備研究院;國網冀北電力有限公司電力科學研究院;國網冀北電力有限公司;國家電網公司
• 主分類號: G01M13/021
• 分類號: G01M13/021;G01N15/02;G01N15/04;G01N15/06
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司 12211
• 代理人: 楊慧玲

本發明提供了一種風電齒輪箱故障等級評價方法，根據齒輪油中磨粒的尺寸、數量和累積速率判斷齒輪箱故障程度；首先利用現有的在線磨粒監測傳感器實時顯示齒輪油中磨粒的尺寸、數量和累積速率；其次，計算齒輪箱故障等級值；最后，根據計算的故障等級值判斷齒輪箱故障程度。本發明所述的風電齒輪箱故障等級評價方法可以通過監測齒輪箱油液中磨損顆粒的累積情況，根據這些顆粒所攜帶的信息判斷齒輪箱的運行狀況，對齒輪箱故障程度做出智能判斷，減少停機或故障造成的損失；本發明工作效率高，自動化程度高，提高了故障判斷準確度。

技術領域

本發明屬于風電齒輪箱運維領域，尤其是涉及一種風電齒輪箱故障等級評價方法。

背景技術

隨著環境的污染和能源的短缺，世界各國越來越重視可再生能源的開發與利用。風能是一種環保、清潔的可再生能源，近年來得到大力發展，2015年上半年，我國風力發電行業企業數量達到739家，全國累計安裝風機機組9.3萬臺，累計裝機容量1.45億千瓦。2016年，中國風電新增裝機量2337萬千瓦，累計裝機容量1.69億千瓦，其中，海上風機新增裝機量59萬千瓦，累積裝機容量163萬千瓦。

長期處于惡劣的工作環境下，使得風機的損壞率高達40％至50％，風機發生故障的主要部位是齒輪箱，齒輪箱一旦發生故障，將會造成嚴重的經濟損失。通常，齒輪箱發生故障的原因主要有三個：(1)設計生產上的缺陷；(2)齒輪箱震動故障；(3)齒輪箱潤滑不良造成軸承、齒面的過早磨損。在齒輪的運轉過程中，齒面嚙合所承受的載荷不均勻以及齒輪嚙入、嚙出產生的沖擊均易引起齒輪表面的磨損、點蝕、膠合，嚴重時甚至造成斷齒。齒面的磨損、點蝕等均可產生磨粒，磨粒是反映齒輪箱故障程度的重要指標。實踐證明，當齒輪箱中油液磨粒數量迅速增加時，往往意味著油膜間隙遭到了破壞，齒輪箱可能將發生破壞。通過對風電齒輪箱潤滑油中的磨粒進行監測可以及時獲得齒輪和軸承表面的磨損程度，判斷設備的損壞情況。

目前，風電齒輪箱潤滑油中磨損顆粒的檢測主要通過離線檢測和在線監測技術，離線檢測周期長，不能實時反映齒輪箱磨損顆粒產生的情況。在線監測能夠實時監測潤滑油中所含磨損顆粒的信息，如顆粒尺寸、數量、累積速度，同時提供預警功能。磨損顆粒在線監測技術是利用油品中磨粒具有的鐵磁性質，當磨粒進入傳感器的磁性待檢區時，會對磁場產生擾動，引起與磨粒數量相關的磁通量或磁力線發生改變，通過標定進而檢測出磨粒的尺寸、數量和累計速度。雖然在線監測傳感器可以監測磨粒的具體情況并提供預警功能，但它尚不能有效判斷齒輪箱的故障程度，不能對齒輪箱的故障等級做出智能判斷，因此研究風電齒輪箱故障等級預測模型具有重要的現實意義。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種風電齒輪箱故障等級評價方法，基于該模型可以直觀地判斷風電齒輪箱的故障等級，指導風電齒輪箱的運行和維護。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種風電齒輪箱故障等級評價方法，根據齒輪油中磨粒的尺寸、數量和累積速率判斷齒輪箱故障程度。

進一步的，具體包括如下步驟：

(1)利用現有的在線磨粒監測傳感器采集齒輪油中磨粒的尺寸、數量和累積速率；

(2)計算齒輪箱故障等級值f；

(3)根據計算的故障等級值f判斷齒輪箱故障程度。

進一步的，所述步驟(2)利用下述公式計算齒輪箱故障等級值f：

f＝f(a)+f(b)

其中

其中

其中i＝1代表顆粒尺寸在0～60μm區間；