CN115790928A - 一种扭矩检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扭矩检测装置及方法，包括支撑板件、位移传感器和底板，所述底板固定安装在发电机组的下方，所述支撑板件可拆卸式安装在底板的上端面，所述位移传感器设置在底板的上端面并位于支撑板件的侧面，所述位移传感器与电机轴之间通过传动组件连接。本发明具有使得发电机组在离役状态便能进行打滑扭矩检测及标定，不用将高速轴联轴器及扭矩限制器拆除等；并且也能够运维在线进行检测等优点。

Description

一种扭矩检测装置及方法

技术领域

本发明涉及风力发电机组的扭矩检测装置领域，尤其涉及一种扭矩检测装置及方法。

背景技术

风电联轴器是用来联接齿轮箱高速轴和电机轴之间的机械零件。起传递扭矩、缓冲、减振、绝缘、过载保护和提高轴系动态性能的作用，风机传动链中传递的扭矩超过扭矩限制器的标定扭矩时，扭矩限制器会发生打滑，对整个风机传动链进行有效的过载保护，但是扭矩限制器因加工误差与设定的标定扭矩有一定差异，所以需要对风电联轴器定期进行打滑扭矩测定性能测试。

但是由于风电机组多安装在人烟稀少的高原、山地或海洋，检修及运维不便，特别涉及高速轴联轴器，如果需要判定是否满足使用要求，需要拆除后运回实验室才能在大型扭矩试验台上进行打滑扭矩值检测及标定，极为不便。

另一方面，现有的检测装置也不能对扭矩限制器进行在役离线检测及标定。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种扭矩检测装置及方法，具有使得发电机组在在役离役状态便能进行打滑扭值的矩检测及标定，不用将高速轴联轴器及扭矩限制器拆除等；并且也能够在线进行检测的优点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种扭矩检测装置包括支撑板件、位移传感器和底板，所述底板固定安装在发电机组的下方，所述支撑板件可拆卸式安装在底板的上端面，所述位移传感器设置在底板的上端面并位于支撑板件的侧面，所述位移传感器与电机轴之间通过传动组件连接。

优选的，所述支撑板件的底部开设有第一螺纹连接孔，支撑板件通过螺栓连接的方式与底板连接。

优选的，所述传动组件为传动连杆，所述传动连杆的一端与位移传感器转动连接，另一端与电机轴可拆卸式连接。

优选的，所述传动连杆包括连接段和抱箍段，所述连接段的一端与位移传感器转动连接，另一端开设有用于与抱箍段连接的连接槽。

优选的，所述连接槽与所述抱箍段上均开设有第二螺纹连接孔。

优选的，所述传动组件为凸轮，所述凸轮与电机轴连接并与电机轴同轴，凸轮的凸出边缘与位移传感器转动连接。

一种扭矩检测方法，包括以下步骤：

S1、关闭发电机组，并使发电机组中的齿轮箱的高速轴刹车盘处于自锁状态；

S2、将电机轴锁紧套与联轴器脱开，使得联轴器处于在役离役状态；

S3、将电机轴通过支撑板件支撑固定；

S4、重新将联轴器与支撑板件中的轴承连接，并由提供扭矩动力的液压站与其通过弹性膜片组进行连接；

S5、启动液压站，使得电机轴转动，并通过传动组件将扭矩传递给位移传感器，通过位移传感器上外接的终端将扭矩值实时显示，完成扭矩的在线检测；

S6、检测完成后，将支撑板件和传动组件从电机轴上取下。

与现有技术相比，本发明的优点在于：检测和标定联轴器扭矩时，不用将联轴器从风电机组机舱内拆除，通过支撑板件和位移传感器能够在役离线检测和标定联轴器打滑扭矩值，不用将联轴器返回实验室进行检测，极大的节约了检测和标定时间和成本。

附图说明

图1为本发明的正视图；

图2为本发明传动组件的剖视图一；

图3为本发明传动组件的剖视图二；

图4为本发明的弹性膜片组示意图；

图5为本发明的方法流程图。

图中：1、支撑板件；2、轴承；3、联轴器；4、第一螺纹连接孔；5、底板；6、位移传感器；7、传动组件；8、连接段；9、抱箍段；10、连接槽；11、第二螺纹连接孔；12、凸轮；13、弹性杆。

具体实施方式

下面将对本发明作进一步说明。

实施例1：如图1所示，一种扭矩检测装置，包括支撑板件1、位移传感器6和底板5；

所述底板5为厚钢板固定安装在发电机组的下方，所述底板5的上端面安装有所述支撑板件1，所述支撑板件1的底部开设有第一螺纹连接孔4，并通过螺栓连接的方式可拆卸式设置在底板5的上端面，优选的，用螺栓通过第一螺纹连接孔4将支撑板件1用490NM的预紧力固定在底板5上；所述底板5的上端面还安装有用于检测发电机组上联轴器3扭矩的位移传感器6，所述位移传感器6位于支撑板件1的侧面。

具体的，所述支撑板件1的中部内嵌安装有用于连接电机轴的轴承2，所述位移传感器6为直线型位移传感器，且位移传感器6的移动方向为竖直方向，所述位移传感器6的移动端连接有传动组件7；如图2所示，所述传动组件7优选为传动连杆，传动连杆的一端与位移传感器6转动连接，传动连杆的另一端套设在电机轴上并与电机轴固定连接，如图2所示，为了实现传动连杆与电机轴的可拆卸连接，所述传动连杆为分段式结构，传动连杆包括连接段8和抱箍段9，所述连接段8为直杆结构，所述抱箍段9为抱箍结构，所述连接段8的一端与位移传感器6的一端转动连接，连接段8的另一端开设有连接槽10，所述连接槽10与所述抱箍段9适配，即抱箍段9的一端能够插入到连接槽10中，同时所述连接槽10和抱箍段9上均开设有第二螺纹连接孔11，即连接段8与抱箍段9通过螺栓连接的方式固定连接，优选的，用螺栓通过第二螺纹连孔11将抱箍9固定在连接段8上，并对螺栓施加预紧力直至抱箍抱紧。

实施例2：如图3所示，所述传动组件7为凸轮12，所述凸轮12与电机轴可拆卸式连接，即凸轮12与所述电机轴同轴，且凸轮12的凸出边缘与所述位移传感器6转动连接，需要注意的是，位移传感器6的检测范围0—10万NM。

一种扭矩检测方法，包括以下步骤：

S1、停止风力发电机组，并使发电机组中的齿轮箱的高速轴刹车盘处于刹车自锁状态；

S2、将电机轴锁紧套与联轴器脱开，使得联轴器处于在役离役状态；

S3、将电机轴通过支撑板件支撑固定；

S4、重新将联轴器与支撑板件中的轴承连接，并由提供扭矩动力的液压站与其通过弹性膜片组进行连接；

S5、启动液压站，给联轴器一个转动惯量，扭矩值大于设备要求的打滑扭矩值，使得扭矩限制器发生打滑转动，并通过传动组件将位移值传递给位移传感器，通过位移传感器上外接的终端将位移值进行电信号转化为扭矩值，并实时显示，完成扭矩的在役离线检测；测定后的打滑扭矩值，根据风电机组要求进行准确标定，并使用力矩扳手按照说明书进行紧固或松弛，更换蝶形垫圈后，达到风电机组要求的打滑扭矩值。

S6、检测及标定完成后，将支撑板件和传动组件从电机轴上取下。

工作原理：

对风电发电机组的扭矩进行在线检测时，先将使得联轴器3处于半拆卸状态，即联轴器3的一端与齿轮箱高速轴固定连接，联轴器3的另一端与电机轴拆分；然后将电机轴插入到支撑板件1中部的轴承2中，并将支撑板件1通过第一螺纹连接孔4固定连接在底板5上，然后再将传动组件7的一端固定连接在电机轴上，之后再将电机轴重新与联轴器3连接，此时可通过在电机轴侧外接风电发电机组自带的液压站来为电机轴提供扭矩动力，同时齿轮箱处于自锁状态，即齿轮箱高速轴固定不转动，电机轴在扭矩力的作用下开始转动，同时通过传动组件将转动传递给位移传感器6，并通过位移传感器6外接的微型移动终端，例如手机、485通讯方式的数据采集控制器等，实时显示出扭矩力的大小，完成在线检测。检测完成后取下支撑板件1和传动组件7便可。

在另一个实施例中，如图4所示，电机轴与联轴器3之间通过弹性膜片组连接，所述弹性膜片组为若干弹性杆13围绕连接成的环状形结构，即每个弹性杆13的端尾和另一个弹性杆13的端头通过螺栓连接的方式连接，多个弹性杆13最后环绕成环状，在本实施例中，所述弹性杆13优选为四个，四个弹性杆13环绕连接成矩形环状形结构，并且四个弹性杆13之间用于相互连接的螺栓也能够将弹性膜片组连接在扭矩限制器上，并通过预紧扳手旋紧螺栓，使得螺栓具有一定的预紧力；在测试扭矩限制器的打滑扭矩值时，扭矩限制器受到的扭矩力一部分会传递给弹性杆13，一部分会传递给弹性膜片上组的螺栓，使得螺栓承受一定的力，当扭矩达到打滑扭矩值时，扭矩限制器便会发生打滑，同时螺栓受到超过其能够承受最大预紧力的扭矩力，因此螺栓受到的预紧力与扭矩限制器的打滑扭矩之间存在一定的比例关系，数值如表1所示。

表1螺栓预紧力与扭矩限制器打滑扭矩的数值表

该螺栓上还连接有超声螺栓预紧力在线检测装置，通过超声螺栓预紧力在线检测装置能够检测出螺栓的预紧力大小，并将螺栓的预紧力大小传递到终端显示，转化为扭矩限制器受到的扭矩力大小，进而实现不用拆卸便快速方便的检测出打滑力矩。另一方面，在在役离役状态监测时，还可以通过将超声螺栓预紧力在线检测装置检测出的扭矩力大小与位移传感器6在线检测出的扭矩大小结合，提高扭矩值检测的准确性。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，对本发明的变更和改进将是可能的，而不会超出附加权利要求所规定的构思和范围，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种扭矩检测装置，其特征在于：包括支撑板件、位移传感器和底板，所述底板固定安装在发电机组的下方，所述支撑板件可拆卸式安装在底板的上端面，所述位移传感器设置在底板的上端面并位于支撑板件的侧面，所述位移传感器与电机轴之间通过传动组件连接。

2.根据权利要求1所述的一种扭矩检测装置，其特征在于：所述支撑板件的底部开设有第一螺纹连接孔，支撑板件通过螺栓连接的方式与底板连接。

3.根据权利要求1所述的一种扭矩检测装置，其特征在于：所述传动组件为传动连杆，所述传动连杆的一端与位移传感器转动连接，另一端与电机轴可拆卸式连接。

4.根据权利要求3所述的一种扭矩检测装置，其特征在于：所述传动连杆包括连接段和抱箍段，所述连接段的一端与位移传感器转动连接，另一端开设有用于与抱箍段连接的连接槽。

5.根据权利要求4所述的一种扭矩检测装置，其特征在于：所述连接槽与所述抱箍段上均开设有第二螺纹连接孔。

6.根据权利要求1所述的一种扭矩检测装置，其特征在于：所述传动组件为凸轮，所述凸轮与电机轴连接并与电机轴同轴，凸轮的凸出边缘与位移传感器转动连接。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种扭矩检测装置提供一种扭矩在线检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、关闭发电机组，并使发电机组中的齿轮箱的高速轴刹车盘处于自锁状态；

S2、将电机轴锁紧套与联轴器脱开，使得联轴器处于在役离役状态；

S3、将电机轴通过支撑板件支撑固定；

S4、重新将联轴器与支撑板件中的轴承连接，并由提供扭矩动力的液压站与其通过弹性膜片组进行连接；

S5、启动液压站，使得电机轴转动，并通过传动组件将扭矩传递给位移传感器，通过位移传感器上外接的终端将扭矩值实时显示，完成扭矩的在线检测；

S6、检测完成后，将支撑板件和传动组件从电机轴上取下。

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