CN114000988A - 一种风电机组轴承座的疲劳寿命预测装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种风电机组轴承座的疲劳寿命预测装置和方法，装置包括支撑板和轴承座，所述支撑板上固定有应变传感器，所述应变传感器的输入端与轴承座的下侧壁相接触，所述应变传感器的输出端连接有处理器，所述轴承座的外侧设置供料机构，通过触发机构实现供料机构的间歇工作，供料机构实现对轴承座的涂抹，去除了摩擦力因素，保证疲劳寿命预测的准确性；本发明通过应变传感器进行轴承座使用过程中载荷力大小的测量和分析，确定轴承座的极限疲劳，并在测量预测过程通过润滑油滴出与轴承座接触，去除了因润滑不够产生摩擦导致轴承座寿命减少的因素，预测更加准确。

Description

一种风电机组轴承座的疲劳寿命预测装置和方法
技术领域
本发明涉及风电机组技术领域，尤其涉及一种风电机组轴承座的疲劳寿命预测装置和方法。
背景技术
风力发电机组包括风轮、发电机；风轮中含叶片、轮毂、加固件等；它有叶片受风力旋转发电、发电机机头转动等功能。风力发电电源由风力发电机组、支撑发电机组的塔架、蓄电池充电控制器、逆变器、卸荷器、并网控制器、蓄电池组等组成。
风力机组中各部件的疲劳寿命影响风力机组的工作时长，因此常通过记录各部件运行时的相关数据，并进行模拟获取风电机组的疲劳寿命情况，例如轴承座的疲劳寿命预测，轴承座的疲劳寿命与风电机组稳定的运行是息息相关的，当轴承座损坏时，风电机组即不能稳定运行，因此如何稳定进行轴承座的疲劳预测是目前亟需解决的问题，而在轴承座的疲劳预测过程中如何模拟现实环境中定时进行轴承座润滑油的添加，进而减少摩擦造成轴承座疲劳损坏也是目前亟需解决的问题。
发明内容
为了解决背景技术中的问题，本发明的目的是提出一种风电机组轴承座的疲劳寿命预测装置和方法，通过应变传感器进行轴承座使用过程中载荷力大小的测量，结合风电机组驱动端的转动次数，进行轴承座使用寿命的分析，确定轴承座的极限疲劳，并在测量预测过程通过润滑油滴出与轴承座接触，去除了因润滑不够产生摩擦导致轴承座寿命减少的因素，预测更加准确。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种风电机组轴承座的疲劳寿命预测装置，包括支撑板2及支撑板2上的风电机组1的轴承座4，所述风电机组1的输出端通过螺栓6固定有配重块5；支撑板2上固定有应变传感器3，应变传感器3的输入端与轴承座4的下侧壁相接触，应变传感器3的输出端外接处理器，所述轴承座4的外侧设置供料机构，供料机构外侧设置有触发机构。
所述的供料机构包括储油箱7，储油箱7的下侧壁连接有出料管8，所述出料管8的端部连接有朝向轴承座4设置的斜管9，所述储油箱7的外侧设置有触发机构。
所述的触发机构包括水箱19，水箱19的底部连接滴水管20，滴水管20的下方设置触发槽14，触发槽14的上侧壁固定有液泵18，液泵18的输出端通过回流管21与水箱19连通，液泵18的输入端连通位于触发槽14内的抽水管；触发槽14内滑动设置有滑板23，滑板23与触发槽14的底壁之间固定有复位弹簧15，滑板23底端且穿过触发槽14底面设置有压杆25，压杆25侧面设置有三角块16；压杆25下端的开关17固定在直角板24上，直角板24固定在触发槽14底面外壁上。
所述的三角块16的斜面与水平设置的间歇板10弧形端部相接触，间歇板10滑动插设在出料管8上，且间歇板10上开设有与出料管8内径大小相匹配的出料口；间歇板10的外壁上套设有伸缩弹簧13，伸缩弹簧13的两端分别与间歇板10外壁以及出料管8的外壁固定连接，间歇板10的左端上侧壁开设有限位口12；间歇板10的端部上侧通过U型板11连接水箱19内的浮球22。
所述回流管21为软管。
基于上述一种风电机组轴承座的疲劳寿命预测装置的预测方法，包括以下步骤：
S1，选取待预测的轴承座4，风电机组1输出端穿过轴承座4进行连接；
S2,应变传感器3与轴承座4底壁连接；
S3，通过供料机构实现润滑油的滴出与轴承座4接触，实现润滑油的涂抹；
S4，通过触发机构实现供料机构的间歇工作，实现润滑油的间歇滴出，模拟实际工作中风电机组1运行的换油时间；
S5，记录风电机组1驱动端转动次数，以及应变传感器3采集载荷力大小，并上传至处理器；
S6,周期性获取转动次数以及载荷力大小；
S7,将载荷力大小(s)以及对应的转动次数(n)制定s-n曲线；
S8，通过Monte-Carlo方法进行s-n曲线的修正；
S9，根据s-n曲线获得103次循环时和在疲劳极限时的疲劳强度。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：
本发明通过应变传感器进行轴承座使用过程中载荷力大小的测量，结合风电机组驱动端的转动次数，进行轴承座使用寿命的分析，确定轴承座的极限疲劳，并在测量预测过程通过润滑油滴出与轴承座接触，去除了因润滑不够产生摩擦导致轴承座寿命减少的因素，预测更加准确。
附图说明
图1为本发明提出的一种风电机组的疲劳寿命预测装置的结构示意图。
图2为本发明图1中A部分结构的放大图。
图3为本发明图1中B部分结构的放大图。
图中：1风电机组、2支撑板、3应变传感器、4轴承座、5配重块、6螺栓、7储油箱、8出料管、9斜管、10间歇板、11U型板、12限位口、13伸缩弹簧、14触发槽、15复位弹簧、16三角块、17开关、18液泵、19水箱、20滴水管、21回流管、22浮球、23滑板、24直角板、25压杆。
具体实施方式
下面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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1-图3，一种风电机组轴承座的疲劳寿命预测装置，包括支撑板2及支撑板2上的风电机组1的轴承座4，支撑板2上固定有应变传感器3，应变传感器3的输入端与轴承座4的下侧壁相接触，应变传感器3的输出端外接处理器，所述轴承座4的外侧设置供料机构。供料机构外侧设置有触发机构；所述风电机组1的输出端通过螺栓6固定有配重块5，通过螺栓6固定不同的配重块5模拟真实的风电机组1的运行过程，更加贴合实际工作轴承座4的寿命情况。
应变传感器3为电阻式应变式传感器，电阻应变式传感器是以电阻应变计为转换元件的电阻式传感器。电阻应变式传感器由弹性敏感元件、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成，可根据具体测量要求设计成多种结构形式。弹性敏感元件受到所测量的力而产生变形，并使附着其上的电阻应变计一起变形。电阻应变计再将变形转换为电阻值的变化，从而可以测量力、压力、扭矩、位移、加速度和温度等多种物理量，因此可通过应变传感器3进行轴承座4形变的测量，结合风电机组1驱动端的转动次数，即可进行轴承座4的寿命分析。
所述的供料机构包括储油箱7，储油箱7的下侧壁连接有出料管8，所述出料管8的端部连接有朝向轴承座4设置的斜管9，所述储油箱7的外侧设置有触发机构。通过斜管9导出储油箱7内的润滑油与轴承座4接触，减少轴承座4寿命分析时的其他因素，避免了因此润滑油过少造成的摩擦增多进而引起的轴承座4形变。
参照图2、图3，所述的触发机构包括水箱19，水箱19的底部连接滴水管20，滴水管20的下方设置触发槽14，触发槽14的上侧壁固定有液泵18，液泵18的输出端通过回流管21与水箱19连通，液泵18的输入端连通位于触发槽14内的抽水管；触发槽14内滑动设置有滑板23，滑板23与触发槽14的底壁之间固定有复位弹簧15，滑板23底端且穿过触发槽14底面设置有压杆25，压杆25侧面设置有三角块16；压杆25下端的开关17固定在直角板24上，直角板24固定在触发槽14底面外壁上。
所述的三角块16的斜面与水平设置的间歇板10弧形端部相接触，间歇板10滑动插设在出料管8上，且间歇板10上开设有与出料管8内径大小相匹配的出料口；间歇板10的外壁上套设有伸缩弹簧13，伸缩弹簧13的两端分别与间歇板10外壁以及出料管8的外壁固定连接，间歇板10的左端上侧壁开设有限位口12；间歇板10的端部上侧通过U型板11连接水箱19内的浮球22。
所述回流管21为软管，回流管21的端部固定在滑板的上侧壁，保证滑板下移后回流管21能从底部开始将水抽出，液泵18的输入端连接与位于触发槽14内的抽水管，液泵18通过导线与开关17以及外部电源连接，水箱19内的水不断滴出至触发槽14内，当触发槽14内的水量达到一定克服复位弹簧15的弹力时，按压杆进行开关17的按压，此时液泵18通电将触发槽14内的水泵回至水箱19内，水箱19内的水再次往触发槽14滴落，再次挤压滑板下移，形成滑板的一个间歇往复的动作。
滑板下移时带动按压杆和三角块16往下移动，三角块16挤压间歇板10往左移动，此时出料口与出料管8进行连通，储油箱7内的润滑油即可滴出，当触发槽14内的水泵回至水箱19内后，在复位弹簧15的弹力作用下滑板、按压杆和三角块16上移，在伸缩弹簧13的弹力作用下，间歇板10回移，使出料口与出料管8错开，润滑油即可停止排出。
当水箱19内的水排出时，浮球22和U型板11下移，U型板11的端部与间歇板10的上侧壁相接触，当三角块16挤压间歇板10移动至限位口12与U型板11的端部相对应时，U型板11自动下移卡入限位口12内，阻止间歇板10移动，触发槽14内的水往水箱19内泵回时，滑板上移，三角块16不再挤压间歇板10，此时间歇板10具有回移的趋势，但在U型板11的限位作用下不能回移，触发槽14内的水继续泵回至水箱19内，当水箱19内的水量达到一定时，在浮力作用下浮球22和U型板11上移，U型板11脱离限位口12，间歇板10即可回移，通过出料口与出料管8连通一段时间或间歇板10再回移，实现润滑油导出一定的量，保证润滑油滴出的充分。
开关17采用自复位式延时开关，停止按压后，一段时间自动断开停止液泵18的工作。
基于上述一种风电机组轴承座的疲劳寿命预测装置的预测方法，包括以下步骤：
S1，选取待预测的轴承座4，风电机组1输出端穿过轴承座4进行连接；
S2,应变传感器3与轴承座4底壁连接；
S3，通过供料机构实现润滑油的滴出与轴承座4接触，实现润滑油的涂抹，模拟实际轴承座4运行中风电机组1运维中润滑油的涂抹，去除了摩擦力因素，保证疲劳寿命预测的准确；
S4，通过触发机构实现供料机构的间歇工作，实现润滑油的间歇滴出，模拟实际工作中风电机组1运行的换油时间，保证轴承座4预测过程中不受摩擦力过大的影响；
S5，记录风电机组1驱动端转动次数，以及应变传感器3采集载荷力大小，并上传至处理器；
S6,周期性获取转动次数以及载荷力大小；
S7,将载荷力大小(s)以及对应的转动次数(n)制定s-n曲线；
S8，通过Monte-Carlo方法进行s-n曲线的修正；
S9，根据s-n曲线获得103次循环时和在疲劳极限时的疲劳强度。
进一步说明，上述固定连接，除非另有明确的规定和限定，否则应做广义理解，例如，可以是焊接，也可以是胶合，或者一体成型设置等本领域技术人员熟知的惯用手段。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种风电机组轴承座的疲劳寿命预测装置，其特征在于，包括支撑板(2)及支撑板(2)上的风电机组(1)的轴承座(4)，所述风电机组(1)的输出端通过螺栓(6)固定有配重块(5)；其特征在于，支撑板(2)上固定有应变传感器(3)，应变传感器(3)的输入端与轴承座(4)的下侧壁相接触，应变传感器(3)的输出端外接处理器，所述轴承座(4)的外侧设置供料机构，供料机构外侧设置有触发机构。
2.根据权利要求1所述的一种风电机组轴承座的疲劳寿命预测装置，其特征在于，所述的供料机构包括储油箱(7)，储油箱(7)的下侧壁连接有出料管(8)，所述出料管(8)的端部连接有朝向轴承座(4)设置的斜管(9)，所述储油箱(7)的外侧设置有触发机构。
3.根据权利要求2所述的一种风电机组轴承座的疲劳寿命预测装置，其特征在于，所述的触发机构包括水箱(19)，水箱(19)的底部连接滴水管(20)，滴水管(20)的下方设置触发槽(14)，触发槽(14)的上侧壁固定有液泵(18)，液泵(18)的输出端通过回流管(21)与水箱(19)连通，液泵(18)的输入端连通位于触发槽(14)内的抽水管；触发槽(14)内滑动设置有滑板(23)，滑板(23)与触发槽(14)的底壁之间固定有复位弹簧(15)，滑板(23)底端且穿过触发槽(14)底面设置有压杆(25)，压杆(25)侧面设置有三角块(16)；压杆(25)下端的开关(17)固定在直角板(24)上，直角板(24)固定在触发槽(14)底面外壁上；
所述的三角块(16)的斜面与水平设置的间歇板(10)弧形端部相接触，间歇板(10)滑动插设在出料管(8)上，且间歇板(10)上开设有与出料管(8)内径大小相匹配的出料口；间歇板(10)的外壁上套设有伸缩弹簧(13)，伸缩弹簧(13)的两端分别与间歇板(10)外壁以及出料管(8)的外壁固定连接，间歇板(10)的左端上侧壁开设有限位口(12)；间歇板(10)的端部上侧通过U型板(11)连接水箱(19)内的浮球(22)。
4.根据权利要求3所述的一种风电机组轴承座的疲劳寿命预测装置，其特征在于，所述回流管(21)为软管。
5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的一种风电机组轴承座的疲劳寿命预测装置的预测方法，包括以下步骤：
S1，选取待预测的轴承座(4)，风电机组(1)输出端穿过轴承座(4)进行连接；
S2,应变传感器(3)与轴承座(4)底壁连接；
S3，通过供料机构实现润滑油的滴出与轴承座(4)接触，实现润滑油的涂抹；
S4，通过触发机构实现供料机构的间歇工作，实现润滑油的间歇滴出，模拟实际工作中风电机组(1)运行的换油时间；
S5，记录风电机组1驱动端转动次数，以及应变传感器3采集载荷力大小，并上传至处理器；
S6,周期性获取转动次数以及载荷力大小；
S7,将载荷力大小(s)以及对应的转动次数(n)制定s-n曲线；
S8，通过Monte-Carlo方法进行s-n曲线的修正；
S9，根据s-n曲线获得103次循环时和在疲劳极限时的疲劳强度。
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周志刚;秦大同;杨军;陈会涛;: "随机风载作用下风力发电机齿轮传动系统疲劳寿命预测", 太阳能学报, no. 07, 28 July 2014 (2014-07-28), pages 1183 - 1189 *

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