[發(fā)明專利]包括傳動系統(tǒng)、齒輪箱和發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的損害和剩余使用壽命的確定

在審

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• 申請日: 2012-05-21
• 公開（公告）號: CN113027703A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: A·潘;馬小芹;J·K·考爾塔特;E·戈里舍瓦
• 申請（專利權(quán)）人: 因賽特分析解決方案控股有限公司
• 主分類號: F03D17/00
• 分類號: F03D17/00;F03D15/00;G05B23/02
• 代理公司: 中原信達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 李金剛;梁曉廣

包括傳動系統(tǒng)、齒輪箱和發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的損害和剩余使用壽命的確定。一種用于預(yù)測風(fēng)力或水力渦輪機(jī)或其組件的剩余使用壽命的方法在步驟(116)確定針對渦輪機(jī)或組件的損害并且在步驟(118)將其與在步驟(114)所獲得的預(yù)設(shè)損害極限值進(jìn)行比較。該方法提供了一個簡單方式以估計剩余使用壽命，為渦輪機(jī)操作者給出對管理下的渦輪機(jī)或發(fā)電廠的狀態(tài)的指示。

本申請是申請日為2012年5月21日、發(fā)明名稱為“包括傳動系統(tǒng)、齒輪箱和發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的損害和剩余使用壽命的確定”的進(jìn)入中國國家階段的發(fā)明專利申請第201280024307.4號的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于確定包括傳動系統(tǒng)、齒輪箱以及發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的損害和剩余使用壽命的方法。特別地，涉及用于確定風(fēng)力和水力渦輪機(jī)及其組件的剩余使用壽命并使用這些數(shù)據(jù)來操作和管理渦輪機(jī)裝置的方法。該方法涉及針對該機(jī)械的累積損害并將其與預(yù)設(shè)損害極限值比較。這里損害是該傳動系統(tǒng)、齒輪箱或發(fā)電機(jī)的機(jī)械或電子組件的惡化狀態(tài)的測量。一旦組件達(dá)到了100％損害，該組件已經(jīng)故障并且不再適合于使用。例如軸承滾道上的大范圍剝落、齒輪齒開裂或者短路的繞組將需要更換損害了的組件。一旦累積的損害被計算出來，可以將其與預(yù)設(shè)損害極限值相比較并且能夠估計出剩余使用壽命。

背景技術(shù)

雖然風(fēng)力渦輪機(jī)齒輪箱的設(shè)計壽命通常超過20年，然而風(fēng)力渦輪機(jī)齒輪箱在四到五年內(nèi)發(fā)生故障并不鮮見。這是因為損害演進(jìn)計算程序是基于假定的運行配置，而在運行中，實際的配置可能非常不同。

監(jiān)測與風(fēng)力或水力渦輪機(jī)或其組件相關(guān)的運行參數(shù)，并確定何時這些參數(shù)移到操作窗口外，可能表明需要某種維護(hù)或調(diào)查。被監(jiān)測的運行參數(shù)可以包括潤滑溫度、潤滑磨屑、振動以及功率輸出。

振動通常由狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)所測量。一般來說，相比基準(zhǔn)的大的振動表示損害。

振動分析通常依賴于由傳感器所提供的測量超過預(yù)定的閾值，如果閾值被設(shè)置得太低其容易出現(xiàn)假警報。閾值水平不一定是恒定的并可能會隨頻率(及因此的速度)發(fā)生變化。沖擊和外來振動的存在意味著該閾值水平必須被設(shè)置得足夠高以最小化假警報的風(fēng)險。此外，該閾值必須足夠高以避免傳感器性能由在其生命周期內(nèi)可能發(fā)生的“蠕變(creep)”所造成的任何負(fù)面影響。此外，與故障或損害相關(guān)的振動和那些不表明故障或損害的振動之間沒有區(qū)別。

在運行期間發(fā)展的諸如轉(zhuǎn)子的不平衡之類的故障可以在軸承上產(chǎn)生負(fù)荷，超過預(yù)期的負(fù)荷導(dǎo)致其設(shè)計壽命的減少。早期故障，諸如不平衡，可以從振動特征的分析中被檢測到。這給出了不平衡的幅值，并且由不平衡導(dǎo)致的激振力是不平衡的幅值和速度的平方的函數(shù)。由故障導(dǎo)致的激振力因而可以從現(xiàn)場工作狀態(tài)被計算并被用來計算單個組件的負(fù)載。與假定的運行配置的偏差可以通過使用通用風(fēng)力模擬模型來確定渦輪機(jī)軸的負(fù)載而解決，其允許單獨的組件基于現(xiàn)場工作狀態(tài)的負(fù)載被計算。結(jié)合這些給出在每個組件中的總負(fù)載，其可以被用來評估單獨的組件的損害和齒輪箱的損害。

然而，風(fēng)力模擬模型中的缺點意味著在渦輪機(jī)軸的負(fù)載可能并不可靠或準(zhǔn)確地被確定。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)第一個方面，本發(fā)明提供了一種用于確定一個或多個旋轉(zhuǎn)機(jī)械或其組件的損害的方法，該方法包括步驟：提供與一個或多個工作狀態(tài)相關(guān)的數(shù)據(jù)；提供與該一個或多個工作狀態(tài)相關(guān)的一個或多個損害系數(shù)；以及根據(jù)該一個或多個工作狀態(tài)和該一個或多個損害系數(shù)計算該損害。

優(yōu)選地，該旋轉(zhuǎn)機(jī)械包括傳動系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、齒輪箱、風(fēng)力渦輪機(jī)或水力渦輪機(jī)。

優(yōu)選地，該損害是損害，包括附加步驟：計算在所有工作狀態(tài)期間針對每個工作狀態(tài)的該損害的和。

優(yōu)選地，該提供一個或多個損害系數(shù)的步驟包括步驟：確定在額定工作狀態(tài)下和在相同期間的該一個或多個工作狀態(tài)下的損害；以及根據(jù)該在額定狀態(tài)下的該損害和在該一個或多個工作狀態(tài)下的該損害計算該一個或多個損害系數(shù)。