CN112945550B - 一种风电机组动态工况下高速轴对中实现方法 - Google Patents

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Abstract

一种风电机组动态工况下高速轴对中实现方法，包括步骤：确定齿轮箱壳体上的等效测量点，等效测量点在载荷作用下的位移能够部分等效为齿轮箱壳体上高速轴中心的位移；在齿轮箱壳体上的等效测量点布置激光发射器，并在发电机壳体上对应布置激光传感器，测量风电机组运行时激光发射器与激光传感器的相对位移；采集足量的高速轴动态不对中数据，经过数据关系训练模型获得风速、功率、扭矩与高速轴动态不对中数据之间的关系，结合风场足量的实际运行数据，获得该风场最适合的不对中位移补偿值；将最适合的不对中位移补偿值在静态对中时进行补偿。本发明具有操作方便，有利于实现高速轴不对中量的测量以及动态运行下齿轮箱与发电机的良好对中等优点。

Description

一种风电机组动态工况下高速轴对中实现方法
技术领域
本发明涉及风电机组安装调试方法，尤其涉及一种风电机组动态工况下高速轴对中实现方法。
背景技术
风电是一种无污染的绿色能源，在能源供应上起着越来越重要的作用。双馈风电机组传动链一般包括轮毂、主轴(或称低速轴)、齿轮箱、发电机等，齿轮箱的输出轴(或称高速轴)与发电机的输入轴通过联轴器连接。风电机组运行时，在风轮载荷的作用下，齿轮箱弹性支撑会发生变形，同时由于齿轮箱的输入轴、输出轴不同心，导致齿轮箱高速轴、发电机输入轴之间会出现较大的不对中，因此，即使齿轮箱高速轴及发电机输入轴之间已经处于良好静态对中的情况下，在机组正常运行时，还是会出现齿轮箱高速轴不对中的情况，即高速轴动态不对中。旋转机械不对中会产生附加作用力，从而引起设备的振动、轴承的磨损、油膜失稳、转子弯曲变形等，长期运行会严重影响设备的安全。因此，实现动态运行下，齿轮箱高速轴及发电机输入轴的良好对中，对于提升齿轮箱、发电机关键部件的可靠性及使用寿命具有重要意义。
齿轮箱高速轴与发电机输入轴通过联轴器连接，联轴器上还安装有直径约900mm的高速轴制动盘，由于该制动盘的存在，导致在高速轴中心位置安装激光发射器、激光传感器的测量方案不能实现。并且齿轮箱的受载复杂，运动模型也比较复杂，若在任意点进行不对中的测量，不能准确反映出高速轴的不对中情况，若采用错误的对中值实现静态下的补偿，会产生更严重的后果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种操作方便，有利于实现高速轴不对中量的测量以及动态运行下齿轮箱与发电机的良好对中的风电机组动态工况下高速轴对中实现方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种风电机组动态工况下高速轴对中实现方法，包括以下步骤：
S1、确定齿轮箱壳体上的等效测量点，所述等效测量点在载荷作用下的位移能够部分等效为齿轮箱壳体上高速轴中心的位移；
S2、测量高速轴动态不对中数据：在齿轮箱壳体上的等效测量点布置激光发射器，并在发电机壳体上对应布置激光传感器，测量风电机组运行时激光发射器与激光传感器的相对位移；
S3、确定风电机组最合适的不对中位移补偿值：采集足量的高速轴动态不对中数据，经过数据关系训练模型获得风速、功率、扭矩与高速轴动态不对中数据之间的关系，结合风场足量的实际运行数据，获得该风场最适合的不对中位移补偿值；
S4、将最适合的不对中位移补偿值在静态对中时进行补偿。
作为上述技术方案的进一步优选：
步骤S1中，等效测量点包括G1和G2，G1、G2和高速轴中心G的坐标满足以下要求：
Figure BDA0002313265510000021
其中，x轴与高速轴的轴线重合，y轴与x轴处于同一水平面内。
作为上述技术方案的进一步优选：
步骤S2中，等效测量点G1的激光发射器、激光传感器测量z轴方向的位移，等效测量点G2的激光发射器、激光传感器测量y轴方向的位移。
作为上述技术方案的进一步优选：
所述激光发射器和激光传感器分别通过磁铁固定支架安装于齿轮箱壳体和发电机壳体上。
作为上述技术方案的进一步优选：
所述激光发射器和激光传感器分别通过螺纹固定支架安装于齿轮箱壳体和发电机壳体上。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明公开的风电机组动态工况下高速轴对中实现方法，在齿轮箱壳体上确定等效测量点，等效测量点在载荷作用下的位移能够部分等效为齿轮箱壳体上高速轴中心的位移，从而避开高速轴上制动盘的影响，使得安装激光发射器、激光传感器的测量方案得以实现，解决了风电机组高速轴动态不对中量难以测量的问题，然后通过数据关系训练模型获得风电机组运行条件下理想的高速轴动态补偿量，最终实现动态运行条件下齿轮箱与发电机的良好对中。
附图说明
图1是本发明风电机组动态工况下高速轴对中实现方法的流程示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
图1示出了本发明风电机组动态工况下高速轴对中实现方法的一种实施例，首先给出载荷作用下齿轮箱壳体上各点的位移计算模型，通过仿真计算找到齿轮箱壳体上的合适测量点，这些测量点的位移能够部分等效为齿轮箱壳体上高速轴中心的位移：
正常情况下，齿轮箱、发电机的不对中是由于齿轮箱受载荷后产生的位移引起的，因此确定齿轮箱、发电机的运动模型是关键。在载荷[Mx，My，Mz，Fx，Fy，Fz]作用下齿轮箱弹性支撑中心O(0,0,0)的位移[δ0x，δ0y，δ0z，θx，θy，θz]，将齿轮箱壳体视为刚体，那么壳体上任意点(x，y，z)的位移可以表示为[δx，δy，δz，θx，θy，θz]，其中[δx，δy，δz]可以通过下式得到：
Figure BDA0002313265510000031
而任一点(x，y，z)计算出的不对中量[V，Vα，H，Hα]可以表达为：
Figure BDA0002313265510000032
为了获得动态工况下齿轮箱壳体上高速轴中心G(xG，yG，zG)的不对中量，选择了一系列的数据点进行了数据的仿真计算，假设[δ0x，δ0y，δ0z，θx，θy，θz]＝[0.1,0.2,0.3,0.5°,0.5°,0.5°]，计算出的结果如下表所示：
Figure BDA0002313265510000033
从上表中的仿真结果可以看出：若能满足测点(x，y，z)中的x＝xG、y＝yG，那么该测点的z方向位移δz基本与高速轴中心G的z方向位移δzG相等，误差是满足工程要求的，同样若能满足测点(x，y，z)中的x＝xG、z＝zG，那么该测点的y方向位移δy基本与高速轴中心G的y方向位移δyG相等，误差也是满足工程要求的。在齿轮箱、发电机理想对中的情况下，发电机只承受纯扭矩载荷，发电机输入轴中心不发生位移，发电机上测点1只产生y方向的位移，发电机测点2只产生z方向的位移，那么并不影响不对中量[V，Vα，H，Hα]的测量。
因此合适的等效测量点1(G1)、等效测量点2(G2)与高速轴中心G的坐标应满足以下要求：
Figure BDA0002313265510000041
其中，x轴与高速轴的轴线重合，y轴与x轴处于同一水平面内。
根据选择合适的等效测量点，通过在齿轮箱壳体测量点上布置激光发射器，并在发电机壳体上布置对应的激光传感器，测量运行时激光发射器、激光传感器的相对位移，便可得到高速轴不对中数据。测点1的激光发射器、激光传感器需进行z方向的位移测量，测点2进行y方向的位移测量，激光发射器、激光传感器可以通过磁铁固定支架、螺纹固定支架安装在壳体上，结构简单、可靠，易于拆装维护，同时能够避免运行时与壳体发生相对滑动。
通过采集足量不对中数据信息，经过数据关系训练模型获得风速、功率、扭矩与不对中位移之间的关系，结合风场足量的实际运行数据，可以获得该风场最适合的不对中位移补偿值。
将最适合的不对中数据在静态对中时进行补偿，从而可以实现动态工况运行时，发电机及齿轮箱的理想对中。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (4)

1.一种风电机组动态工况下高速轴对中实现方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、确定齿轮箱壳体上的等效测量点，所述等效测量点在载荷作用下的位移能够部分等效为齿轮箱壳体上高速轴中心的位移；
S2、测量高速轴动态不对中数据：在齿轮箱壳体上的等效测量点布置激光发射器，并在发电机壳体上对应布置激光传感器，测量风电机组运行时激光发射器与激光传感器的相对位移；
S3、确定风电机组最合适的不对中位移补偿值：采集足量的高速轴动态不对中数据，经过数据关系训练模型获得风速、功率、扭矩与高速轴动态不对中数据之间的关系，结合风场足量的实际运行数据，获得该风场最适合的不对中位移补偿值；
S4、将最适合的不对中位移补偿值在静态对中时进行补偿；
步骤S1中，等效测量点包括G1和G2，G1、G2和高速轴中心G的坐标满足以下要求：
Figure FDA0003546206830000011
其中，x轴与高速轴的轴线重合，y轴与x轴处于同一水平面内。
2.根据权利要求1所述的风电机组动态工况下高速轴对中实现方法，其特征在于：步骤S2中，等效测量点G1的激光发射器、激光传感器测量z轴方向的位移，等效测量点G2的激光发射器、激光传感器测量y轴方向的位移。
3.根据权利要求1或2所述的风电机组动态工况下高速轴对中实现方法，其特征在于：所述激光发射器和激光传感器分别通过磁铁固定支架安装于齿轮箱壳体和发电机壳体上。
4.根据权利要求1或2所述的风电机组动态工况下高速轴对中实现方法，其特征在于：所述激光发射器和激光传感器分别通过螺纹固定支架安装于齿轮箱壳体和发电机壳体上。
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风力发电机组转子不对中故障诊断;隆军等;《风力发电机组转子不对中故障诊断》;20130630;第33卷(第3期);全文 *

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