CN210154796U

CN210154796U - 一种风电齿轮箱测试系统

Info

Publication number: CN210154796U
Application number: CN201921223333.5U
Authority: CN
Inventors: 肖洋; 赵乾章
Original assignee: Shanghai Is Recognized Kexin Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Is Recognized Kexin Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2019-07-31
Filing date: 2019-07-31
Publication date: 2020-03-17
Anticipated expiration: 2029-07-31

Abstract

本实用新型属于风力发电齿轮箱检测技术领域，具体公开了一种风电齿轮箱测试系统，包括风电齿轮箱，风电齿轮箱内设有与风电齿轮箱相配合的行星齿轮，行星齿轮内设有与行星齿轮相啮合的内齿圈，风电齿轮箱上设置的高速轴通过联轴器与发电机上设置的传动轴相连接，内齿圈上设有与内齿圈齿根相配合的应变片组件；高速轴上设有角度传感器；风电齿轮箱底端设有一对取源部件，任一取源部件上均连接颗粒度计数器，风电齿轮箱上还设有振动传感器、温度传感器、压力传感器；风电齿轮箱基准体外部设有与风电齿轮箱相配合的声级计组；传动轴上设有转速转矩传感器。

Description

一种风电齿轮箱测试系统

技术领域

本实用新型属于风力发电齿轮箱检测技术领域，具体涉及一种风电齿轮箱测试系统。

背景技术

为了达到更准确的测试要求，大部分测试设备比较老旧的风电齿轮箱测试机构通常单独更换某项不达标的检测设备，导致各检测系统相对独立，导致对操作人员的安全风险增加，测试时也会引起的较大的测量误差，并且各部分检测系统之间数据采集时间、频率无法相互统一，系统性较差，对于后期的数据整理、分析带来不便。风电齿轮箱测试过程的监控作为测试辅助手段，需另外配置相应的设备，使测试成本增加，导致风电齿轮箱测试的监控系统并未得到正确的对待，国内风电齿轮箱测试系统很少配备监控装置，但是监控装置具有对测试设备运转超差报警、响应的作用，能够保证测试系统的安全运行，减少意外事故的产生，及时对意外事故进行提醒和处理。

实用新型内容

为了解决现有风电齿轮箱测试设备上各测试系统之间系统综合性较差导致检测过程中容易出现测量误差大的问题，本实用新型提供了一种能够对各测试系统进行系统检测且能够实现实时监控，且测试过程便捷可靠的风电齿轮箱测试系统。

基于上述目的，本实用新型通过如下技术方案实现：

一种风电齿轮箱测试系统，包括风电齿轮箱，风电齿轮箱内设有与风电齿轮箱相配合的行星齿轮，行星齿轮内设有与行星齿轮相啮合的内齿圈，风电齿轮箱上设置的高速轴通过联轴器与发电机上设置的传动轴相连接，内齿圈上设有与内齿圈齿根相配合的应变片组件；高速轴上设有角度传感器；风电齿轮箱底端设有一对取源部件，任一取源部件上均连接颗粒度计数器，风电齿轮箱上还设有振动传感器、温度传感器、压力传感器；风电齿轮箱假想有风电齿轮箱基准体，风电齿轮箱基准体外部设有与风电齿轮箱基准体相配合的声级计组；传动轴上设有转速转矩传感器；应变片组件、角度传感器、颗粒度计数器、振动传感器、温度传感器、压力传感器、声级计组、转速转矩传感器均与控制柜内的主控模块相连接，控制柜内还设有与主控模块相连接的监控模块；主控模块通过网络连接线与主控室内的计算机相连接，主控室内还设有与监控模块相连接的报警装置。

优选地，应变片组件包括设置在内齿圈内面上的三组应变片，任一组应变片绕内齿圈中心旋转120度与相邻一组应变片相重合。

优选地，任一组应变片包括设置在内齿圈相邻两个齿根上的两列应变片，任一列应变片包括等距设置在齿根上的四片应变片。

优选地，角度传感器设置在高速轴中点位置上。

优选地，声级计组包括九个声级计，任一声级计均远离风电齿轮箱基准体1米设置；振动传感器设为磁吸式振动传感器。

优选地，转速转矩传感器设置在远离联轴器一端的发电机端盖上。

优选地，报警装置包括设置在主控室的声光报警器；监控模块包括与报警装置相连接的信号传输模块，还包括与主控模块相连接的指令控制模块。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

（1）通过在内齿圈设置齿根应变片组件对内齿圈承受载荷情况进行检测，可反映与之相啮合的行星齿轮承受载荷情况，高速轴上设有角度传感器对高速轴旋转角度进行检测，颗粒度计数器对风电齿轮箱内的润滑剂清洁度进行检测，振动传感器对风电齿轮箱的振动进行检测，温度传感器检测风电齿轮箱的各部位温度进行检测，压力传感器测试风电齿轮箱实验时油压状态，声级计组测试风电齿轮箱运行时的噪声，转速转矩传感器测试发电机的传动轴上的转矩、转速。应变片组件、角度传感器、颗粒度计数器、振动传感器、温度传感器、压力传感器、声级计组、转速转矩传感器所测量的数据均传输给主控模块，主控模块可以传送给主控室的计算机，计算机进行分析、记录，生成测试报告。监控模块上设定有各个系统正常工作时的上下限值，在主控模块传送的数据超出或低于限值时，主控模块向报警器发出信号同时向主控模块下达停止测试的命令，停止风电齿轮箱运行，防止事故发生，同时报警器发出报警信号。计算机可以操作风电齿轮箱的启停动作，方便测试完成时停止风电齿轮箱的运行。

（2）三组应变片组成的应变片组件能够完成对内齿圈的实时检测，由于应变片稳定性好、能够实现长时间测量，且产品测量结果稳定，能够实现对内齿圈的安全和长时间检测。三组应变片把内齿圈等分为三部分，实现对整个内齿圈的实时检测和数据传送。

（3）一组应变片包括两列应变片，每列应变片包括四片应变片，通过两个齿根上的两列应变片来对内齿圈进行检测，四片应变片能够对内齿圈的一个齿根进行完全检测。

（4）安装在高速轴中点位置上的角度传感器能够准确测量高速轴转动时的角度变化，设置在高速轴中点位置能够尽量减少风电齿轮箱和联轴器对角度传感器的影响和振动。

（5）九个声级计组成的声级计组符合GB ISO8579-1的测试标准，能够清楚完整的测试出风电齿轮箱基准体上的噪声强度，确认噪声是否符合使用标准。磁吸式振动传感器能够吸附在风电齿轮箱表面，方便移动振动传感器来进行调试。

（6）转速转矩传感器可以尽量准确检测发电机传动轴的转矩、转速。

（7）声光报警器可以对主控室内的工作人员进行提醒，提醒工作人员对风电齿轮箱进行检查和维修。监控模块能够及时监测、传送故障信息。主控模块下达指令，能够及时的停止风电齿轮箱的运行，防止因为故障产生事故。

综上，本实用新型通过在通过在内齿圈设置齿根应变片组件对内齿圈承受载荷情况进行检测，可反映与之相啮合的行星齿轮承受载荷情况，高速轴上设有角度传感器对高速轴旋转角度进行检测，颗粒度计数器对风电齿轮箱内的润滑剂清洁度进行检测，振动传感器对风电齿轮箱的振动进行检测，温度传感器检测风电齿轮箱的温度进行检测，压力传感器测试风电齿轮箱实验时油压状态，声级计组测试风电齿轮箱运行时的噪声，转速转矩传感器测试发电机的传动轴上的转矩、转速。应变片组件、角度传感器、颗粒度计数器、振动传感器、温度传感器、压力传感器、声级计组、转速转矩传感器所测量的数据均传输给主控模块，主控模块可以传送给主控室的计算机，计算机进行分析、记录，生成测试报告。监控模块上设定有各个系统正常工作时的上下限值，在主控模块传送的数据超出或低于限值时，主控模块向报警器发出信号同时向主控模块下达停止测试的命令，停止风电齿轮箱运行，防止事故发生，同时报警器发出报警信号。计算机可以操作风电齿轮箱的启停动作，方便测试完成时停止风电齿轮箱的运行。

附图说明

图1是实施例1风电齿轮箱测试系统原理示意图；

图2是实施例1风电齿轮箱测试系统传感器分布示意图；

图3是实施例1内齿圈横截面齿根应变片分布示意图；

图4是实施例1内齿圈纵截面齿根应变片分布示意图；

图5是实施例1声级计组分布示意图；

图6是实施例3风电齿轮箱测试系统传感器分布示意图。

图中，1、风电齿轮箱，2、高速轴，3、角度传感器，4、联轴器，5、传动轴，6、发电机，7、转速转矩传感器，8、颗粒度计数器，9、取源部件，10、压力传感器，11、温度传感器，12、振动传感器，13、内齿圈，14、应变片组，15、电动机，16、固定件，17、低速轴，X1、风电齿轮箱基准体；Y2、风电齿轮箱基准体的测量表面；l₁-l₃、风电齿轮箱基准体的长宽高，2a、测量表面的长，2b、测量表面的宽，c、测量表面的高，A1-A9、测点位置，d、1米。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本实用新型作进一步详细说明，但并不限制本实用新型的范围。

实施例1：

一种风电齿轮箱测试系统，其结构如图1-图5所示，包括风电齿轮箱1，风电齿轮箱1内设有与风电齿轮箱1相配合的行星齿轮，行星齿轮内设有与行星齿轮相啮合的内齿圈13，风电齿轮箱1上设置的高速轴2通过联轴器4与发电机6上设置的传动轴5相连接，内齿圈13上设有与内齿圈13齿根相配合的应变片组件；高速轴2上设有角度传感器3；风电齿轮箱1底端设有一对取源部件9，任一取源部件9上均连接颗粒度计数器8，风电齿轮箱1上还设有振动传感器12、温度传感器11、压力传感器10；风电齿轮箱1假想有风电齿轮箱基准体，风电齿轮箱基准体外部设有与风电齿轮箱基准体相配合的声级计组；传动轴5上设有转速转矩传感器7；应变片组件、角度传感器3、颗粒度计数器8、振动传感器12、温度传感器11、压力传感器10、声级计组、转速转矩传感器7均与控制柜内的主控模块相连接，控制柜内还设有与主控模块相连接的监控模块；主控模块通过网络连接线与主控室内的计算机相连接，主控室内还设有与监控模块相连接的报警装置。

应变片组件包括设置在内齿圈13齿根上的三组应变片14，任一组应变片14绕内齿圈13中心旋转120度与相邻一组应变片14相重合。任一组应变片14包括设置在内齿圈13相邻两个齿根上的两列应变片，任一列应变片包括等距设置在齿根上的四片应变片。

角度传感器3设置在高速轴2中点位置上。声级计组包括九个声级计，任一声级计均远离风电齿轮箱基准体1米设置。转速转矩传感器7设置在远离联轴器4一端的发电机6端盖上。报警装置包括设置在主控室的声光报警器；监控模块包括与报警装置相连接的信号传输模块，还包括与主控模块相连接的指令控制模块。

开始测试时时，启动风电齿轮箱1，风电齿轮箱1带动高速轴2旋转，高速轴2通过联轴器4带动发电机6上的传动轴5旋转。此时该风电齿轮测试系统开始运行，安装在内齿圈13齿根部的应变片组件开始收集与内齿圈13相啮合的低转速、高扭矩的行星齿轮齿面实际应力分布，测量行星齿轮实际载荷分布。安装在取源部件9上的颗粒度计数器8开始实时测试齿轮润滑油清洁度情况。安装在距离齿轮箱基准体X1一米的声级计组，实时测试齿轮箱1测试时的声压级状况。安装在风电齿轮箱1箱体的振动传感器12用于测量风电齿轮箱1试验时的振动情况。安装于风电齿轮箱1箱体的温度传感器11，用于测量风电齿轮箱1试验时的温度情况。安装于风电齿轮箱1箱体的压力传感器10，用于测量齿轮箱试验时的油压情况。安装在发电机6的一端的转速转矩传感器7，用于测量转速、转矩。所有传感器均与主控模块连接，主控模块将信号输出到计算机显示，计算机可以操作设备启动、停止。计算机可以设置各测试参数的限值，可以同步数据采集时间和采集频率，可以选择自动生成测试报告。测试参数限值设定后由主控模块传输给监控模块。测试过程中，监控模块监控主控模块采集的数据，达到参数设定的限值，监控模块发出信号给报警器；也可事先设置信号超限停机、减速等指令，达到参数设定的限值，监控模块输出信号给主控模块，主控模块控制执行相应保护动作，保证测试设备安全。

实施例2：

一种风电齿轮箱测试系统，与实施例1的不同之处在于：任一列应变片包括等距设置在齿根上的六片应变片。

实施例3：

一种风电齿轮箱测试系统，与实施例1的不同之处在于：电动机15替换发电机6。

测量前，用计算机设置转速转矩传感器7测量的转矩上限为齿轮箱的额定转矩，达到齿轮箱额定转矩保持5秒钟，然后令电动机15自动停止。

使用固定件16将齿轮箱低速轴17固定，对测试系统反向启动，启动电动机15，传动轴5旋转，通过联轴器4带动高速轴2旋转。此时该风电齿轮测试系统开始反向运行，电动机15短时加载。安装在电动机15端盖的转速转矩传感器7，用于测量齿轮箱转矩，直至齿轮箱1达到额定转矩，并保持5秒钟，此时利用安装在高速轴2上的角度传感器3测得旋转角度信号用于齿轮箱刚度的计算。测量结束后，电动机15对测试系统卸载。所有传感器均与主控模块连接，主控模块根据上述测得的旋转角度和转矩计算齿轮箱1的扭转刚度，主控模块将信号与计算结果输出到计算机显示，计算机可以操作设备启动、停止。计算机可以设置各测试参数的限值，可以同步数据采集时间和采集频率，可以选择自动生成测试报告。测试参数限值设定后由主控模块传输给监控模块。测试过程中，监控模块监控主控模块采集的数据，达到参数设定的限值，监控模块发出信号给报警器；也可事先设置信号超限停机、减速等指令，达到参数设定的限值，监控模块输出信号给主控模块，主控模块控制执行相应保护动作，保证测试设备安全。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，但不仅限于上述实例，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种风电齿轮箱测试系统，包括风电齿轮箱，风电齿轮箱内设有与风电齿轮箱相配合的行星齿轮，行星齿轮内设有与行星齿轮相啮合的内齿圈，风电齿轮箱上设置的高速轴通过联轴器与发电机上设置的传动轴相连接，其特征在于，所述内齿圈上设有与内齿圈齿根相配合的应变片组件；所述高速轴上设有角度传感器；所述风电齿轮箱底端设有一对取源部件，任一取源部件上均连接颗粒度计数器，风电齿轮箱上还设有振动传感器、温度传感器、压力传感器；所述风电齿轮箱有风电齿轮箱基准体，风电齿轮箱基准体外部设有与风电齿轮箱基准体相配合的声级计组；所述传动轴上设有转速转矩传感器；所述应变片组件、角度传感器、颗粒度计数器、振动传感器、温度传感器、压力传感器、声级计组、转速转矩传感器均与控制柜内的主控模块相连接，控制柜内还设有与主控模块相连接的监控模块；所述主控模块通过网络连接线与主控室内的计算机相连接，主控室内还设有与监控模块相连接的报警装置。

2.如权利要求1所述的风电齿轮箱测试系统，其特征在于，所述应变片组件包括设置在内齿圈内面上的三组应变片，任一组应变片绕内齿圈中心旋转120度与相邻一组应变片相重合。

3.如权利要求2所述的风电齿轮箱测试系统，其特征在于，所述任一组应变片包括设置在内齿圈相邻两个齿根上的两列应变片，任一列应变片包括等距设置在齿根上的四片应变片。

4.如权利要求1所述的风电齿轮箱测试系统，其特征在于，所述角度传感器设置在高速轴中点位置上。

5.如权利要求1所述的风电齿轮箱测试系统，其特征在于，所述声级计组包括九个声级计，任一声级计均远离风电齿轮箱基准体1米设置；所述振动传感器设为磁吸式振动传感器。

6.如权利要求1所述的风电齿轮箱测试系统，其特征在于，所述转速转矩传感器设置在远离联轴器一端的发电机端盖上。

7.如权利要求1所述的风电齿轮箱测试系统，其特征在于，所述报警装置包括设置在主控室的声光报警器；所述监控模块包括与报警装置相连接的信号传输模块，还包括与主控模块相连接的指令控制模块。