CN113982864B - 一种风电机组主轴滑动轴承磨损量监测传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风电机组主轴滑动轴承磨损量监测传感器。本发明包括监测触头、信号电缆、支撑体和传感器支架，所述磨损量传感器安装在被监测风电机组主轴滑动轴承内部或边缘，通过对轴承磨损导致高电阻触头厚度变化造成电阻值变化，能够实时监测轴承磨损量；通过对低电阻触头之间和与对磨件的电阻值变化，能够实时监测轴承的运行状态。将上述阻值转化电信号，直接或通过转换器转换，经信号电缆馈送输出与轴承磨损和运行状态对应的模拟或数字信号。本发明解决了滑动轴承监测一直沿用瓦体温度的间接和滞后问题，提高了滑动轴承监测技术水平。同时，本发明磨损量连续监测具有一定的通用性，可推广到其他需要监测磨损量的场合。

Description

一种风电机组主轴滑动轴承磨损量监测传感器

技术领域

本发明涉及滑动轴承技术领域，尤其涉及一种风电机组主轴滑动轴承磨损量监测传感器。

背景技术

滑动轴承是大型低速重载旋转设备的主要零部件，起到支撑旋转部件、保证旋转轴位置和精度的作用。它的自身和运行状态直接影响设备状态，因此需要可靠的监测和保证。为了保证设备稳定运行，目前较多采用轴承温度检测的方案，由于检测点与摩擦部位有一定距离，所检测到的温度相较运行状态有一定的差别，不能反映瞬间摩擦状态。近来提出针对轴承承载部位前后润滑油温度检测的技术方案较轴承体温度检测有一定提高，由于油膜极薄和流量小等原因，极难检测准确。

近年来，随着清洁能源技术进展，其中之一的风力发电机组得到更广泛应用。对于大功率风电机组主轴轴承，滚动轴承的制造和质量瓶颈严重制约其发展。使用大尺寸滑动轴承将能更好解决这个问题。因风电机组运行监测和故障预测的需求，迫切需求对轴承运行状态和磨损量连续监测的技术和设备。

本发明针对上述问题，提出检测滑动轴承状态和磨损量的技术方案，更好的解决了问题，满足实际运行的需要。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种风电机组主轴滑动轴承磨损量监测传感器，对滑动轴承的运行状态和磨损实时监测，本发明采用的技术手段如下：

一种风电机组主轴滑动轴承磨损量监测传感器，包括监测触头、信号电缆、支撑体和传感器支架，所述监测触头包括连接为一体的连接段和监测段，所述连接段由低电阻触头构成，所述监测段由高电阻触头构成，所述低电阻探头的另一端通过所述信号电缆引出并与监测设备连接，所述低电阻触头用作摩擦监测，所述高电阻触头用作传感器磨损监测，所述支撑体用于包裹、固定监测触头，并与监测触头触头结合为一个整体，所述传感器支架用于安装支撑体，其安装在被监测风电机组主轴滑动轴承内部或边缘，所述低电阻触头和高电阻触头用于实时将轴承运行状态和磨损量转化成电信号，通过信号电缆的馈送连接监测设备，输出轴承摩擦状态和磨损量数据。

进一步地，所述低电阻触头由自润滑高电阻导电材料组成，具体由PTFE树脂和导电石墨组成，添加低电阻率导电功能的添加剂，通过模具加压烧结成型。其电阻值为5Ω～50Ω，通过监测两个低电阻触头和对磨件与触头之间的阻值和变化规律，反映轴承运行状态。

进一步地，所述高电阻触头由自润滑高电阻导电材料组成，具体由PTFE树脂和导电石墨组成，添加高电阻率导电功能的添加剂，通过模具加压烧结成型。其电阻值为0.5KΩ～50KΩ，通过监测轴承磨损导致高电阻触头厚度变化所造成电阻值变化，实时反映轴承磨损量。

进一步地，所述支撑体为低摩擦绝缘材料。

进一步地，所述支撑体由PTFE树脂和添加剂组成。

进一步地，传感器支架与支撑体固定后，在导线引出侧空腔用耐油绝缘粘结剂填充。

进一步地，支撑体安装于传感器支架后二者通过销钉固定连接。

进一步地，所述摩擦触头的非接触端引出端子，通过电缆直接输出，或是与所述监测设备相连，所述监测设备包括集成在传感器外壳内的转换器或是一体化的传感-转换装置，将摩擦、磨损模拟信号转换为标准数字信号输出。

所述摩擦和磨损监测触头在需要时可分别或同时通过模具加压烧结成型。

所述摩擦和磨损监测触头与自润滑绝缘材料分别或同时通过模具加压烧结成型。

本发明具有以下优点：

1、本发明能够连续监测滑动轴承的工作和磨损状态，更好的保证系统设备安全，并提供故障、寿命预测基础数据。

2、本发明所设计的传感触头及基体均为PTFE为主的自润滑材料，具有优异的自润滑性能，保证传感器稳定，同时保护了对磨零件。

3、本发明传感触头与基体组合件通过销钉与外壳连接，保证了连接强度，同时消除了连接结构对测量精度的影响。

4、本发明还可通过将转换器集成在外壳内，组成集成化传感器，达到数字化的、按每个传感器所分配地址通过总线传送信号目的，简化引出电缆数量要求。

基于上述理由本发明可在滑动轴承技术领域广泛推广，并扩展到其他有相似要求的场合。

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为本发明整体结构示意图。

图2为本发明监测触头及引出线结构示意图。

图3为本发明连接结构示意图。

图4为本发明传感器安装示意图。

图5为本发明实施例中安装在风力发电机组主轴滑动轴承的状态示意图。

图中：1、高电阻触头；2、低电阻触头；3、信号电缆；4、支撑体；5、传感器支架；6、销钉。

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1～4所示，本发明公开了一种针对滑动轴承的磨损量实时监测传感器。包括监测触头、信号电缆、支撑体和传感器支架，所述监测触头包括连接为一体的连接段和监测段，所述连接段由低电阻触头构成，所述监测段由高电阻触头构成，所述低电阻探头的另一端通过所述信号电缆引出并与监测设备连接，所述低电阻触头用作摩擦监测，所述高电阻触头用作传感器磨损监测，所述支撑体用于包裹、固定监测触头，并与监测触头触头结合为一个整体，所述传感器支架用于安装支撑体，其安装在被监测风电机组主轴滑动轴承内部或边缘，所述低电阻触头和高电阻触头用于实时将轴承运行状态和磨损量转化成电信号，通过信号电缆的馈送连接监测设备，输出轴承摩擦状态和磨损量数据。所述监测设备包括集成在传感器外壳内的转换器或是一体化的传感-转换装置，将摩擦、磨损模拟信号转换为标准数字信号输出。

作为优选的实施方案，两种监测触头与支撑体，均选择PTFE为基材组成的减磨材料，按照功能实现的要求，在模具中通过分次装料，将粉末状材料按要求分布，之后在油压机压制成型，经真空烧结制成一个整体。

监测触头的材料由PTFE树脂和导电石墨组成。通过添加不同占比的导电石墨，分别制成低电阻和高电阻粉末材料。低电阻触头所用材料，导电石墨占总质量比为15～40％；高电阻触头所用材料，导电石墨占比为5～15％。低电阻触头电阻值为5Ω～50Ω，通过监测两个低电阻触头和对磨件与触头之间的阻值和变化规律，反映轴承运行状态。所述高电阻触头电阻值为0.5KΩ～50KΩ，通过监测轴承磨损导致高电阻触头厚度变化所造成电阻值变化，实时反映轴承磨损量。

支撑体由PTFE树脂和添加剂组成，具有低摩擦和绝缘性。一般添加POB或PI，占总体质量比例1～5％。

将上述整体部件与信号电缆连接，之后通过销钉固定在传感器支架，再通过耐油环氧胶灌装封闭，组成连续磨损传感器。传感器支架与支撑体固定后，在导线引出侧空腔用耐油绝缘粘结剂填充。

本发明连续磨损传感器安装在轴瓦的边缘或根据需要确定的位置。对轴瓦的运行状态和磨损量进行连续监测。通过监测两个低电阻触头和对磨件与触头之间的阻值和变化规律，反映轴承运行状态。通过监测轴承磨损导致高电阻触头电阻值变化，实时反映轴承磨损量。

具体通过如下公式监测轴瓦运行状态下，测得的最大电阻值，经换算得到磨损量数值。

式中：

Δa——磨损量，单位：mm；

ρ——高电阻触头材料的电阻率，单位：Ω·mm(由Ω·mm²/mm化简)；

l——高电阻触头的长度，单位：mm；

ΔR——监测到最大电阻值与初始电阻值的差值，单位：Ω；

r——低电阻触头的总电阻值，单位：Ω；

b——高电阻触头的宽度，单位：mm。

通过监测轴瓦停机状态下，低电阻触头与对磨零件的接触而得到的低电阻，得知轴瓦运行状态信息。

本专利方案在风力发电机组主轴滑动轴承的应用如图5所示。

风电主轴径向轴承由多块瓦块组成，瓦块按受力方向或均匀布置在圆周方向。在主受力方向或多方向的瓦块边缘安装本发明传感器，构成轴承摩擦状态和磨损量的实时监测。在风电机组运行时，通过监测转轴与各个传感器低电阻触头的接触状态，能够监测整个轴承的运行情况；通过监测触头电阻值监测，能够实时反映各个瓦块的磨损情况。

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 (6)

1.一种风电机组主轴滑动轴承磨损量监测传感器，其特征在于，包括监测触头、信号电缆、支撑体和传感器支架，所述监测触头包括连接为一体的连接段和监测段，所述连接段由低电阻触头构成，所述监测段由高电阻触头构成，所述低电阻触头的另一端通过所述信号电缆引出并与监测设备连接，所述低电阻触头用作摩擦监测，所述高电阻触头用作传感器磨损监测，所述支撑体用于包裹、固定监测触头，并与监测触头结合为一个整体，所述传感器支架用于安装支撑体，其安装在被监测风电机组主轴滑动轴承内部或边缘，所述低电阻触头和高电阻触头用于实时将轴承运行状态和磨损量转化成电信号，通过信号电缆的馈送连接监测设备，输出轴承摩擦状态和磨损量数据；

所述低电阻触头由PTFE树脂和导电石墨组成，其电阻值为5Ω~50Ω，通过监测两个低电阻触头和对磨件与触头之间的阻值和变化规律，反映轴承运行状态；

所述高电阻触头由PTFE树脂和导电石墨组成，其电阻值为0.5KΩ~50KΩ，通过监测轴承磨损导致高电阻触头厚度变化所造成电阻值变化，实时反映轴承磨损量。

2.根据权利要求1所述的风电机组主轴滑动轴承磨损量监测传感器，其特征在于，所述支撑体为低摩擦绝缘材料。

3.根据权利要求1或2所述的风电机组主轴滑动轴承磨损量监测传感器，其特征在于，所述支撑体由PTFE树脂和添加剂组成。

4.根据权利要求1所述的风电机组主轴滑动轴承磨损量监测传感器，其特征在于，传感器支架与支撑体固定后，在导线引出侧空腔用耐油绝缘粘结剂填充。

5.根据权利要求1所述的风电机组主轴滑动轴承磨损量监测传感器，其特征在于，支撑体安装于传感器支架后二者通过销钉固定连接。

6.根据权利要求1所述的风电机组主轴滑动轴承磨损量监测传感器，其特征在于，所述监测设备包括集成在传感器外壳内的转换器或是一体化的传感-转换装置，将摩擦、磨损模拟信号转换为标准数字信号输出。