CN112879425A - 一种智能风电滑动轴承间隙调整系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能风电滑动轴承间隙调整系统及方法。本发明包括用于实时监测主轴轴心位置变化情况的定位传感器，用于调整调整元件位置的驱动机构，用于采集驱动机构的扭矩变化信息的扭矩传感器和用于控制驱动机构行进距离，进而调整调整元件位置的控制系统。本发明根据轴承安装及运行标准，利用多种驱动机构，对轴系位置和轴承间隙进行自动控制的调整；设计多种控制过程，满足不同工况条件的控制需求。本发明融合轴承独有的结构设计，通过自动控制轴承间隙，实现轴承快速安装和维护，并可在运行中调整，实现降本增效的目标。

Description

一种智能风电滑动轴承间隙调整系统及方法

技术领域

本发明涉及轴承技术领域，尤其涉及一种智能风电滑动轴承间隙调整系统及方法。

背景技术

目前风力发电机主轴轴承普遍采用滚动轴承，其工作噪音大、轴承座的结构比较复杂，在大型风力发电机组上一旦主轴轴承出现故障，更换存在很大困难且产生巨大的经济损失。在轴承监测方面也仅有振动、温度等参数，并大多需要人为进行分析。公告号为CN109958706 A的《一种低速重载调心径向滑动轴承及其调整方法》能够通过调整斜铁的轴向位置以便调整瓦块的径向间隙，补偿不同心度和轴挠度造成的误差，抗震性能好，但是轴承的使用过程仍存在一定的磨损，现有技术并不能对其很好的预测，同时磨损量过大也导致轴承寿命锐减。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种智能风电滑动轴承间隙调整系统及方法。本发明分别对轴承安装、运行和故障状态下轴承间隙参数进行调整，自动控制调整主轴与轴承之间的间隙，使之在不同工况条件下处在标准范围内。本发明采用的技术手段如下：

一种智能风电滑动轴承间隙调整系统，其用于自动调整可调心轴承的轴承间隙，所述可调心轴承的轴承由多个瓦块组成，所述瓦块安装于座环内，座环固定在机壳内，所述瓦块与所述座环之间设置调整元件，该系统包括：

定位传感器，用于实时监测主轴轴心位置变化情况；

驱动机构，其与调整元件相连，其用于调整调整元件与其之间的距离，进而调整主轴与轴承之间的间隙；

扭矩传感器，用于采集驱动机构的扭矩变化信息；

控制系统，用于控制驱动机构行进距离，进而调整调整元件的位置。

进一步地，主轴的机架固定连接有一支架，所述定位传感器设置于所述支架上，主轴的轴承座设有定位槽，定位支架能够固定在定位槽中，所述定位传感器包括X轴位移传感器和Y轴位移传感器，所述X轴位移传感器和Y轴位移传感器均为非接触式位移传感器，X轴位移传感器用于监测主轴X轴的偏离程度，Y轴位移传感器用于监测主轴Y轴的偏离程度，所述X轴位移传感器和Y轴位移传感器至少为一个。

进一步地，所述驱动机构包括动力源和传动杆，所述传动杆与调整元件相连，所述扭矩传感器设置于传动杆和调整元件之间，所述调整元件为楔形滑块。

进一步地，所述驱动机构包括依次相连的伺服电机、减速机和螺杆，所述螺杆的另一端与楔形滑块相连，所述伺服电机用于带动螺杆及楔形滑块往复直线运动，推动轴承垂直方向上下运动，进而调整主轴与轴承之间的间隙。

进一步地，所述驱动机构包括依次相连的液压马达、减速机和螺杆，所述螺杆的另一端与楔形滑块相连，所述液压马达用于带动螺杆及楔形滑块往复直线运动，推动轴承垂直方向上下运动，进而调整主轴与轴承之间的间隙。

进一步地，所述驱动机构由液压执行元件和连杆组成，所述连杆与楔形滑块相连，所述液压执行元件用于直线驱动连杆及楔形滑块往复直线运动，推动轴承垂直方向上下运动，进而调整主轴与轴承之间的间隙。

进一步地，还包括油膜温度传感器和摩擦磨损传感器，所述控制系统包括可编程控制器，所述可编程控制器用于接收各传感器传递的信号，输出控制信号至驱动模块，控制驱动机构精确动作，形成闭环控制系统。

进一步地，主轴轴承材料为复合材料，瓦块瓦基背面为球面，瓦面为复合材料；轴承座环固定于机壳内，内孔加工有斜面槽；在瓦块瓦基面与座环斜面槽之间设置有至少一块楔形滑块，楔形滑块斜面与座环斜面槽配合，另一面与瓦块背面配合，接触方式为点接触或线接触。

本发明还提供一种智能风电滑动轴承间隙调整方法，包括如下步骤：

S1、将定位传感器固定在支架上，将支架通过连接件固定在轴承座的定位槽中，调整二者之间的位置，直到定位传感器能够检测到主轴轴心附近的位置；

S2、控制驱动机构调整调整元件的位置，调整轴承间隙至定位传感器反馈主轴处于轴心位置，锁定已动作轴承调整机构，调整剩余多块轴承的轴承间隙至摩擦磨损传感器信号产生，同时依据静态轴承载荷引起的不同轴承的调整扭矩差异补偿，并根据扭矩传感器反馈，保证接触状态一致，锁定并记录轴承间隙数据；

S3、同步调整所有轴承间隙至安装标准范围内，锁止控制系统，调控完成；

S41、正常运行时：机组启动前，锁止转动部分，系统进行自检，根据摩损传感器反馈的磨损量信息数据，进行轴承间隙补偿调整，保证轴承间隙始终处于标准范围内；

机组运行期间，按照步骤S2、S3定期重新进行轴承间隙校准调整；

机组运行期间，油膜温度传感器反馈轴承工作面表面状态温度过高及摩擦磨损传感器反馈轴承工作面长时间摩擦时，系统自动逐级增加轴承间隙，保证轴承间隙始终处于标准范围内。

S42、检修安装时：记录该损坏轴承运行时的数据，待损坏轴承更换后，根据静态轴承载荷及轴承出厂数据进行补偿，按照步骤S2、S3重新调整轴承间隙至更换前状态。

本发明通过传感器实时监测轴承工作状态和位置信息，通过自动控制调整轴承间隙，使之在不同工况条件下处在标准范围内，实现轴承快速更换、寿命预测、机组状态维护、降本增效的目标。

基于上述理由本发明可在轴承技术领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明智能风电滑动轴承间隙调整系统简图。

图2为本发明驱动机构示意图。

图3为定位传感元件位置示意图。

图4为复合瓦具体结构示意图。

图5为图4的A-A剖面图。

图中：101、电机；102、减速机；103、扭矩传感器；104、X轴位移传感器；105、Y轴位移传感器；106、支架；107、轴；108、机架；

201、瓦面；202、瓦基体；203、座环；204、楔形滑块；205、螺杆；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1～5所示，本实施例公开了一种智能风电滑动轴承间隙调整系统，其用于自动调整可调心轴承的轴承间隙，本实施例所针对的可调心轴承可以为公告号为CN109958706 A的《一种低速重载调心径向滑动轴承及其调整方法》中公开的调心轴承或是其他能够容易安装本装置的调心轴承。

以CN 109958706 A公开的可调心轴承为例，所述可调心轴承的轴承由多个瓦块组成，所述瓦块安装于座环内，座环固定在机壳内，内孔加工有斜面槽；瓦块瓦基背面为球面，瓦面为复合材料；

所述瓦块与所述座环之间设置调整元件，本实施例中，所述调整元件为楔形滑块，楔形滑块斜面与座环斜面槽配合加工，另一面与瓦块背面配合，接触方式为点接触或线接触。

该系统包括：

定位传感器，用于实时监测主轴轴心位置变化情况；

驱动机构，其与调整元件相连，其用于调整调整元件与其之间的距离，进而调整主轴与轴承之间的间隙，本实施例中，楔形滑块的数量为多个，驱动机构的数量与其匹配；

扭矩传感器，用于采集驱动机构的扭矩变化信息；

控制系统，用于控制驱动机构行进距离，进而调整调整元件的位置，所述控制系统由可编程控制器组成，利用可编程控制器接收传感器发来的信号，控制驱动机构精确动作，形成闭环控制系统。

主轴的机架固定连接有一支架，所述定位传感器设置于所述支架上，主轴的轴承座设有定位槽，支架能够固定在定位槽中，所述定位传感器包括X轴位移传感器和Y轴位移传感器，所述X轴位移传感器和Y轴位移传感器均为非接触式位移传感器，X轴位移传感器用于监测主轴X轴的偏离程度，Y轴位移传感器用于监测主轴Y轴的偏离程度，所述X轴位移传感器和Y轴位移传感器至少为一个，本实施例中，每组三只，比对确定最优传感器数据，保证定位系统的稳定运行。

所述驱动机构包括动力源和传动杆，所述传动杆与调整元件相连，所述扭矩传感器设置于传动杆和调整元件之间。

实施例1中，所述驱动机构包括依次相连的伺服电机、减速机和螺杆，所述螺杆的另一端与楔形滑块相连，所述伺服电机用于带动螺杆及楔形滑块往复直线运动，推动轴承垂直方向上下运动，进而调整主轴与轴承之间的间隙。

实施例2中，所述驱动机构包括依次相连的液压马达、减速机和螺杆，所述螺杆的另一端与楔形滑块相连，所述液压马达用于带动螺杆及楔形滑块往复直线运动，推动轴承垂直方向上下运动，进而调整主轴与轴承之间的间隙。

实施例3中，所述驱动机构由液压执行元件和连杆组成，所述连杆与楔形滑块相连，所述液压执行元件用于直线驱动连杆及楔形滑块往复直线运动，推动轴承垂直方向上下运动，进而调整主轴与轴承之间的间隙。

还包括油膜温度传感器和摩擦磨损传感器，所述控制系统包括可编程控制器，所述可编程控制器用于接收各传感器传递的信号，输出控制信号至驱动模块，控制驱动机构精确动作，形成闭环控制系统。油膜温度传感器安装在瓦块出油端中间位置，根据瓦块大小，距瓦边30-100mm。摩擦磨损传感器安装在瓦块轴向中心线上，但不限于中点，根据瓦块结构和大小可以向瓦块一端。本实施例中的油膜温度传感器可选用PT100，扭矩传感器选用动态扭矩传感器，例如中航CKY-810，位移传感器采用电涡流位移传感器，包括美国本特利3300XL，传感器与控制系统、驱动机构的闭环控制选用现有技术。

主轴轴承材料为复合材料，瓦块瓦基背面为球面，瓦面为复合材料；轴承座环固定于机壳内，内孔加工有斜面槽；在瓦块瓦基面与座环斜面槽之间设置有至少一块楔形滑块，楔形滑块斜面与座环斜面槽配合，另一面与瓦块背面配合，接触方式为点接触或线接触。

上述智能风电滑动轴承间隙调整方法，包括如下步骤：

S1、将定位传感器固定在支架上，将支架通过连接件固定在轴承座的定位槽中，调整二者之间的位置，直到定位传感器能够检测到主轴轴心附近的位置；

S2、控制驱动机构调整调整元件的位置，调整轴承间隙至定位传感器反馈主轴处于轴心位置，锁定已动作轴承调整机构，调整剩余多块轴承的轴承间隙至摩擦磨损传感器信号产生，同时依据静态轴承载荷引起的不同轴承的调整扭矩差异补偿，并根据扭矩传感器反馈，保证接触状态一致，锁定并记录轴承间隙数据；

S3、同步调整所有轴承间隙至安装标准范围内，锁止控制系统，调控完成；

S41、正常运行时：机组启动前，锁止转动部分，系统进行自检，根据摩损传感器反馈的磨损量信息数据，进行轴承间隙补偿调整，保证轴承间隙始终处于标准范围内；

机组运行期间，按照步骤S2、S3定期重新进行轴承间隙校准调整；

机组运行期间，油膜温度传感器反馈轴承工作面表面状态温度过高及摩擦磨损传感器反馈轴承工作面长时间摩擦时，系统自动逐级增加轴承间隙，保证轴承间隙始终处于标准范围内。

具体地，运行一定时间以后轴瓦可能产生磨损，这会导致轴心偏移预设值，X,Y方向布置的电涡流位移传感器、摩擦磨损传感器会反馈信号，根据磨损导致的偏移量大小，系统控制驱动机构进行调整。而油膜温度传感器数据不参与控制，只是用于工作人员监测，在其他可选的实施方式中，可以设置一个温度上限值进行报警。

S42、检修安装时：记录该损坏轴承运行时的数据，待损坏轴承更换后，根据静态轴承载荷及轴承出厂数据进行补偿，按照步骤S2、S3重新调整轴承间隙至更换前状态。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种智能风电滑动轴承间隙调整系统，其特征在于，其用于自动调整可调心轴承的轴承间隙，所述可调心轴承的轴承由多个瓦块组成，所述瓦块安装于座环内，座环固定在机壳内，所述瓦块与所述座环之间设置调整元件,该系统包括：

定位传感器，用于实时监测主轴轴心位置变化情况；

驱动机构，其与调整元件相连，其用于调整调整元件与其之间的距离，进而调整主轴与轴承之间的间隙；

扭矩传感器，用于采集驱动机构的扭矩变化信息；

控制系统，用于控制驱动机构行进距离，进而调整调整元件的位置。

2.根据权利要求1所述的智能风电滑动轴承间隙调整系统，其特征在于，主轴的机架固定连接有一支架，所述定位传感器设置于所述支架上，主轴的轴承座设有定位槽，定位支架能够固定在定位槽中，所述定位传感器包括X轴位移传感器和Y轴位移传感器，所述X轴位移传感器和Y轴位移传感器均为非接触式位移传感器，X轴位移传感器用于监测主轴X轴的偏离程度，Y轴位移传感器用于监测主轴Y轴的偏离程度，所述X轴位移传感器和Y轴位移传感器至少为一个。

3.根据权利要求1所述的智能风电滑动轴承间隙调整系统，其特征在于，所述驱动机构包括动力源和传动杆，所述传动杆与调整元件相连，所述扭矩传感器设置于传动杆和调整元件之间，所述调整元件为楔形滑块。

4.根据权利要求3所述的智能风电滑动轴承间隙调整系统，其特征在于，所述驱动机构包括依次相连的伺服电机、减速机和螺杆，所述螺杆的另一端与楔形滑块相连，所述伺服电机用于带动螺杆及楔形滑块往复直线运动，推动轴承垂直方向上下运动，进而调整主轴与轴承之间的间隙。

5.根据权利要求3所述的智能风电滑动轴承间隙调整系统，其特征在于，所述驱动机构包括依次相连的液压马达、减速机和螺杆，所述螺杆的另一端与楔形滑块相连，所述液压马达用于带动螺杆及楔形滑块往复直线运动，推动轴承垂直方向上下运动，进而调整主轴与轴承之间的间隙。

6.根据权利要求3所述的智能风电滑动轴承间隙调整系统，其特征在于，所述驱动机构由液压执行元件和连杆组成，所述连杆与楔形滑块相连，所述液压执行元件用于直线驱动连杆及楔形滑块往复直线运动，推动轴承垂直方向上下运动，进而调整主轴与轴承之间的间隙。

7.根据权利要求1所述的智能风电滑动轴承间隙调整系统，其特征在于，还包括油膜温度传感器和摩擦磨损传感器，所述控制系统包括可编程控制器，所述可编程控制器用于接收各传感器传递的信号，输出控制信号至驱动模块，控制驱动机构精确动作，形成闭环控制系统。

8.根据权利要求1所述的智能风电滑动轴承间隙调整系统，其特征在于，主轴轴承材料为复合材料，瓦块瓦基背面为球面，瓦面为复合材料；轴承座环固定于机壳内，内孔加工有斜面槽；在瓦块瓦基面与座环斜面槽之间设置有至少一块楔形滑块，楔形滑块斜面与座环斜面槽配合，另一面与瓦块背面配合，接触方式为点接触或线接触。

9.根据权利要求1～8任一项所述智能风电滑动轴承间隙调整系统的调整方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将定位传感器固定在支架上，将支架通过连接件固定在轴承座的定位槽中，调整二者之间的位置，直到定位传感器能够检测到主轴轴心附近的位置；

S2、控制驱动机构调整调整元件的位置，调整轴承间隙至定位传感器反馈主轴处于轴心位置，锁定已动作轴承调整机构，调整剩余多块轴承的轴承间隙至摩擦磨损传感器信号产生，同时依据静态轴承载荷引起的不同轴承的调整扭矩差异补偿，并根据扭矩传感器反馈，保证接触状态一致，锁定并记录轴承间隙数据；

S3、同步调整所有轴承间隙至安装标准范围内，锁止控制系统，调控完成；

S41、正常运行时：机组启动前，锁止转动部分，系统进行自检，根据摩损传感器反馈的磨损量信息数据，进行轴承间隙补偿调整，保证轴承间隙始终处于标准范围内；

机组运行期间，按照步骤S2、S3定期重新进行轴承间隙校准调整；

机组运行期间，油膜温度传感器反馈轴承工作面表面状态温度过高及摩擦磨损传感器反馈轴承工作面长时间摩擦时，系统自动逐级增加轴承间隙，保证轴承间隙始终处于标准范围内。

S42、检修安装时：记录该损坏轴承运行时的数据，待损坏轴承更换后，根据静态轴承载荷及轴承出厂数据进行补偿，按照步骤S2、S3重新调整轴承间隙至更换前状态。

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