CN210396978U - 一种便携式风电机组齿轮箱金属磨粒检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种便携式风电机组齿轮箱金属磨粒检测装置，包括磨粒检测传感器和设备盒，设备盒包括盒体、与盒体铰接的盒盖，在盒体下层内设有电路板，在盒体上层内设有用于放置磨粒检测传感器的垫块，在盒体一侧侧壁上设有连接头，用于将磨粒检测传感器与电路板相连接；磨粒检测传感器用于安装在风电机组齿轮箱的回油管路上，包括进油口、出油口和接线端口。本实用新型采用一体化、便携式设计，便于拆装和携带，不需改变已有的油路系统，可多次检测、重复使用，操作更方便、成本更低。

Description

一种便携式风电机组齿轮箱金属磨粒检测装置

技术领域

本实用新型涉及风电机组检测设备技术领域，具体涉及一种便携式风电机组齿轮箱金属磨粒检测装置。

背景技术

针对风场大范围投运双馈式风力发电机型，齿轮箱作为传动系统的关键部件将输入转速升高至发电机额定输入转速范围内，由双馈异步变速发电机实现机械能至电能的转换。齿轮箱长期在复杂的变载荷条件下运转，风机启停过程会对齿轮箱造成一定的冲击，增速齿轮箱成为了风机故障多发的关键部件之一。齿轮箱的故障率最高，占比超过60%以上，如果齿轮箱的早期不明显故障不能被及时发现，极有可能逐步演变为严重故障，甚至会导致风机系统性失效。齿轮箱出现严重故障时，风机必须进行停机检修，多数情况都需拆卸齿轮箱以及吊装工作返回工厂维修，成本很高，因此对大型风机齿轮箱早期故障判断十分必要。

通过对齿轮箱油温异常的风电机组加装监测装置，监测润滑油液中金属磨粒的变化情况，判断齿轮的磨损程度、更换润滑油等缓解措施、发现潜在故障、评估失效时间，可以实现风电机组齿轮箱的故障预判。通过故障预判改善风机定期维护方式、及时检修处理，可以使齿轮箱的使用寿命延长、突发事故率减少、提高风机可利用率。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种便携式风电机组齿轮箱金属磨粒检测装置，能够监测润滑油液中金属磨粒的变化情况，根据监测结果判断齿轮的磨损程度、更换润滑油等缓解措施、发现潜在故障、评估失效时间，实现风电机组齿轮箱的故障预判。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

设计一种便携式风电机组齿轮箱金属磨粒检测装置，包括磨粒检测传感器和设备盒，

所述设备盒包括盒体、与所述盒体铰接的盒盖，在所述盒体内通过隔板分隔为上下两层，在所述盒体下层内设有电路板，在所述盒体上层内设有用于放置磨粒检测传感器的垫块，在所述垫块上设有与形状与磨粒检测传感器形状相匹配的定位凹槽，在所述盒体一侧侧壁上设有连接头，用于将所述磨粒检测传感器与电路板相连接；

所述磨粒检测传感器用于安装在风电机组齿轮箱的回油管路上，包括进油口、出油口和接线端口，所述进油口用于与风电机组齿轮箱的油泵回油口相连通，所述出油口用于与风电机组齿轮箱的油箱回油口相连通；所述接线端口用于通过连接电线与所述盒体上的连接头对应电连接。

在上述技术方案中，在安装使用之前，磨粒检测传感器可放置在设备盒内，便于携带和运输，待使用时，将磨粒检测传感器取出，安装在风电机组齿轮箱的回油油路上，风电机组齿轮箱包括箱体、设置在箱体外壁上的电机和油泵，油泵的进油口和回油口分别通过油路管道与位于箱体内的油箱相连通，组成进油油路和回油油路。磨粒检测传感器的进油口和出油口的口径与油路管道的内径相同，通过油路管道和管道接头分别连接油泵的回油口和油箱的回油口，磨粒检测传感器的接线端口通过连接电线与设备盒内的电路板电连接，用于磨粒检测传感器的控制和监测结果的输出。监测完毕后可将磨粒检测传感器拆除，放回设备盒内，垫块上的定位凹槽起到限位固定的作用。

优选的，在所述盒体侧边处以及盒盖上的对应位置设有相配合的锁扣，用于扣合固定盒盖。

优选的，在所述盒体上侧设有提手，便于拿放设备盒。

优选的，在所述垫块上还设置有分别用于放置连接电线和连接油管的置物槽。

优选的，在所述盒体的底面外壁上设有磁铁片，所述磁铁片为四个，呈矩形分布。当磨粒检测传感器安装完毕后，可以将设备盒底面吸附在风电机组齿轮箱的箱体侧壁上，起到固定的作用，防止设备盒掉落。

优选的，所述磨粒检测传感器为MetalSCAN在线油中磨粒检测传感器。

磨粒检测传感器的检测原理是：该磨粒检测传感器采用螺杆型差动电感式设计，通过检测感应电动势的大小及相位，以检测齿轮箱传动中因摩擦产生的润滑油液中金属磨粒颗粒的尺寸和数目。将磨粒检测传感器安装于油路中，当带有金属磨粒的油液流过传感器中心管道时，其中的金属磨粒就会对感应线圈中的磁场产生扰动，感应线圈产生感应电动势输出，其中铁磁质金属磨粒和非铁磁质金属磨粒经过传感器时产生的感应电动势相位相反，且通过感应电动势的积分面积可以判断磨粒的尺寸，感应电动势的相位判断磨粒的类型，单位时间的磨粒数量以累计方式进行计算。

优选的，所述电路板包括交流稳流驱动模块、电源分配模块、数字锁定放大模块、正弦信号发生模块、RS485转换模块以及无线传输模块。这些模块集成在一块电路板上，构成磨粒检测传感器的数据传输和控制系统。

电源分配模块为各模块提供24V直流电源；正弦信号发生模块与交流稳流驱动模块共同组成磨粒检测传感器的激励系统，通过BNC接头及屏蔽同轴电缆为传感器正弦稳流电源。数字锁定放大模块接收正弦信号发生器发出的与正弦信号同相位的同步参考脉冲信号以及传感器感应线圈输入的信号放大并检测，通过RS485总线或无线传输模块传输到远程计算机做进一步处理，通过阈值处理得到磨粒的尺寸、类型及数目。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型中的便携式检测装置，采用一体化、便携式设计，通过检测某台病态运行状态下齿轮箱的参数，其中的磨粒检测传感器采用螺杆型差动电感式设计，通过检测感应电动势的大小及相位，以检测齿轮箱传动中因摩擦产生的润滑油液中金属磨粒颗粒的尺寸和数目，从而判断齿轮的磨损程度及失效形式，进而选择更切合实际情况的处理措施。

本实用新型便携式风电机组齿轮箱金属磨粒检测装置，能够低成本解决齿轮故障前寿命预判和故障预判。在发现齿轮箱油温异常之后采用临时加装的方式，来检测齿轮箱润滑油液中金属磨粒的尺寸和数量，根据检测结果来预判齿轮箱故障和齿轮箱寿命以及是否应该及时更换润滑油液，检测完毕后拆除即可。该检测装置便于拆装和携带，不需改变已有的油路系统，可多次检测、重复使用，相比于在每台安装齿轮箱润滑油液回路中都安装金属磨粒检测装置的方式，操作更方便、成本更低。

附图说明

图1为本实用新型便携式风电机组齿轮箱金属磨粒检测装置的使用状态示意图；

图2为设备盒打开后的结构示意图；

图3为磨粒检测传感器的组装结构示意图；

图4为设备盒内部剖面示意图；

图5为设备盒底部结构示意图；

图6为磨粒检测传感器的控制原理图；

图中标号：1磨粒检测传感器，2设备盒，3盒体，4盒盖，5隔板，6电路板，7垫块，8定位凹槽，9连接头，10风电机组齿轮箱，11电机，12油泵，13进油油路，14回油油路；15进油口，16出油口，17接线端口，18连接电线；19锁扣，20提手，21置物槽，22磁铁片，23连接油管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本实用新型的具体实施方式，但下列实施例只是用来详细说明本实用新型的实施方式，并不以任何方式限制本实用新型的范围。

实施例1：一种便携式风电机组齿轮箱金属磨粒检测装置，参见图1-图5，包括磨粒检测传感器1和设备盒2。

设备盒2包括盒体3、与盒体3铰接的盒盖4，在盒体3内通过隔板5分隔为上下两层，在盒体下层内设有电路板6，在盒体上层内设有用于放置磨粒检测传感器1的垫块7，在垫块7上设有与形状与磨粒检测传感器1形状相匹配的定位凹槽8，在盒体3一侧侧壁上设有连接头9，用于将磨粒检测传感器1与电路板6相连接。

风电机组齿轮箱10的箱体外壁上的设有电机11和油泵12，油泵12的进油口和回油口分别通过管道与位于箱体内的油箱相连通，组成进油油路13和回油油路14；磨粒检测传感器1用于安装在风电机组齿轮箱10的回油油路14上，包括进油口15、出油口16和接线端口17，进油口15用于与风电机组齿轮箱10的油泵回油口相连通，出油口16用于与风电机组齿轮箱10的油箱回油口相连通；接线端口17用于通过连接电线18与盒体3上的连接头9对应电连接。

在盒体3侧边处以及盒盖4上的对应位置设有相配合的锁扣19；在盒体3上侧设有提手20。在垫块7上还设置有分别用于放置连接电线18和连接油管23的置物槽21。在盒体3的底面外壁上设有磁铁片22，磁铁片22为四个，呈矩形分布。

其中，磨粒检测传感器1可选用MetalSCAN在线油中磨粒检测传感器。电路板6包括交流稳流驱动模块、电源分配模块、数字锁定放大模块、正弦信号发生模块、RS485转换模块以及无线传输模块。该磨粒检测传感器为现有产品，对应的电路板中各个模块为与其相配套的数据处理和传输模块，本领域技术人员可以理解其连接方式、工作方式个控制方式并选用适合的元件来实施该技术内容。

在以上实施例中所涉及的设备元件如无特别说明，均为常规设备元件。

本实用新型便携式风电机组齿轮箱金属磨粒检测装置的具体工作方式为：

在安装使用之前，磨粒检测传感器和连接电线、连接油管放置在设备盒内，通过垫块上的定位凹槽和置物槽起到限位和保护作用；当需要进行检测时，取出磨粒检测传感器，安装在风电机组齿轮箱的回油油路上，通过连接电线将磨粒检测传感器和设备盒上的连接头相连接。检测过程中，齿轮箱传动运行中因摩擦而产生铁质、铜质和其它氧化物颗粒，颗粒尺寸在微米级别，在其通过感应磁场的过程中可扰动产生耦合感应电动势。通过检测感应电动势的大小及相位，以检测齿轮箱传动中因摩擦产生的润滑油液中金属磨粒颗粒的尺寸和数目，从而判断齿轮的磨损程度。检测完毕后，将磨粒检测传感器拆卸下来放回设备盒中，便于携带和下一次使用。

风电机组齿轮箱的回油油路中的油液流过传感器中心管道，油液中的金属磨粒就会对感应线圈中的磁场产生扰动，感应线圈产生感应电动势输出，其中铁磁质金属磨粒和非铁磁质金属磨粒经过传感器时产生的感应电动势相位相反，且通过感应电动势的积分面积可以判断磨粒的尺寸，感应电动势的相位判断磨粒的类型，单位时间的磨粒数量以累计方式进行计算。

上面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式做了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下进行变更或改变。

Claims (7)

1.一种便携式风电机组齿轮箱金属磨粒检测装置，其特征在于，包括磨粒检测传感器和设备盒，

所述设备盒包括盒体、与所述盒体铰接的盒盖，在所述盒体内通过隔板分隔为上下两层，在所述盒体下层内设有电路板，在所述盒体上层内设有用于放置磨粒检测传感器的垫块，在所述垫块上设有与形状与磨粒检测传感器形状相匹配的定位凹槽，在所述盒体一侧侧壁上设有连接头，用于将所述磨粒检测传感器与电路板相连接；

所述磨粒检测传感器用于安装在风电机组齿轮箱的回油管路上，包括进油口、出油口和接线端口，所述进油口用于与风电机组齿轮箱的油泵回油口相连通，所述出油口用于与风电机组齿轮箱的油箱回油口相连通；所述接线端口用于通过连接电线与所述盒体上的连接头对应电连接。

2.根据权利要求1所述的便携式风电机组齿轮箱金属磨粒检测装置，其特征在于，在所述盒体侧边处以及盒盖上的对应位置设有相配合的锁扣。

3.根据权利要求1所述的便携式风电机组齿轮箱金属磨粒检测装置，其特征在于，在所述盒体上侧设有提手。

4.根据权利要求1所述的便携式风电机组齿轮箱金属磨粒检测装置，其特征在于，在所述垫块上还设置有分别用于放置连接电线和连接油管的置物槽。

5.根据权利要求1所述的便携式风电机组齿轮箱金属磨粒检测装置，其特征在于，在所述盒体的底面外壁上设有磁铁片，所述磁铁片为四个，呈矩形分布。

6.根据权利要求1所述的便携式风电机组齿轮箱金属磨粒检测装置，其特征在于，所述磨粒检测传感器为MetalSCAN在线油中磨粒检测传感器。

7.根据权利要求1所述的便携式风电机组齿轮箱金属磨粒检测装置，其特征在于，所述电路板包括交流稳流驱动模块、电源分配模块、数字锁定放大模块、正弦信号发生模块、RS485转换模块以及无线传输模块。

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