[發明專利]一種風電齒輪箱振動狀態監測系統及方法

在審

• 申請號: 201810582054.1
• 申請日: 2018-06-07
• 公開（公告）號: CN108827628A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 馮延暉;黃光遠;邱穎寧;陳浪;曹夢楠;康天山;秦偉
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01M13/02
• 分類號: G01M13/02
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 馬魯晉

1.一種風電齒輪箱振動狀態監測系統，其特征在于，包括磁柵條(200)、磁讀頭(210)、振動信號采集模塊、信號采集單元(300)、信號處理單元(400)、分析單元(500)，所述信號采集單元(300)包括觸發單元和采集單元(340)，所述磁柵條(200)設置在風電齒輪箱(100)轉軸(110)表面形成與轉軸(110)同軸的圓環，所述磁讀頭(210)對磁柵條(200)的有效感應面與磁柵條(200)相切，所述振動信號采集模塊設置在風電齒輪箱(100)待監測部位，所述觸發單元用于對磁讀頭(210)檢測的磁柵信號進行脈沖計數并生成觸發信號，所述采集單元(340)響應于觸發信號通過振動信號采集模塊采集振動信號，所述信號處理單元(400)用于根據觸發單元的計數得到風電齒輪箱(100)轉軸(110)的轉速，并用于對振動信號進行傅里葉變換得到監測階次譜，所述分析單元(500)用于根據轉速確定理論階次后與監測階次譜進行比較得到監測結果。

2.根據權利要求1所述的風電齒輪箱振動狀態監測系統，其特征在于，所述觸發單元包括計數單元(310)、脈沖觸發單元(320)、調理電路單元(330)以及SK開關，SK開關一端與脈沖觸發單元(320)連接，另一端與調理電路單元連接，所述計數單元(310)用于對磁柵信號進行脈沖計數，所述脈沖觸發單元(320)用于根據磁柵信號觸發SK開關閉合，所述調理電路單元(330)用于對磁柵信號進行濾波、差分、光耦隔離、縮短脈沖上升沿及穩壓處理。

3.根據權利要求1所述的風電齒輪箱振動狀態監測系統，其特征在于，根據轉速確定理論階次的具體公式為：

式中，F為監測位置的頻譜特征頻率，f₀為磁柵尺安裝位置的轉頻，J為理論階次。

4.根據權利要求1所述的風電齒輪箱振動狀態監測系統，其特征在于，所述采集單元(340)核心時鐘頻率至少為磁讀頭(210)輸出最高脈沖頻率及齒輪箱最高故障特征頻率兩者中較大值的兩倍。

5.根據權利要求1所述的風電齒輪箱振動狀態監測系統，其特征在于，磁讀頭(210)對磁柵條(200)的有效感應面到磁柵條(200)的距離為2mm～3mm。

6.根據權利要求1所述的風電齒輪箱振動狀態監測系統，其特征在于，所述振動信號采集模塊為振動傳感器。

7.基于權利要求1所述的風電齒輪箱振動狀態監測系統的監測方法，其特征在于，具體步驟為：

步驟1、在風電齒輪箱(100)轉軸(110)表面設置磁柵條(200)使磁柵條(200)形成與轉軸(110)同軸的圓環，采集風電齒輪箱(100)轉軸(110)轉動時的磁柵信號并對磁柵信號進行脈沖計數，同時，采集風電齒輪箱待監測部位的振動信號；

步驟2、對采集的振動信號進行傅里葉變換得到監測階次譜，根據磁柵信號的脈沖計數確定風電齒輪箱(100)轉軸(110)的轉速；

步驟3、根據轉速確定理論階次；

步驟4、將理論階次與監測階次譜進行比較得到監測結果。

8.根據權利要求7所述的風電齒輪箱振動狀態監測方法，其特征在于，根據轉速確定理論階次的具體公式為：

式中，F為監測位置的頻譜特征頻率，f₀為磁柵尺安裝位置的轉頻，J為理論階次。