CN219037882U - 一种齿轮箱的弹性支撑件位移监测装置 - Google Patents
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Abstract
一种齿轮箱的弹性支撑件位移监测装置，所述齿轮箱上设置有扭力臂，弹性支撑件设置有两个并分别连接于弹性支撑框架的上、下面，扭力臂夹持固定于两个弹性支撑件之间，所述弹性支撑件位移监测装置包括位移传感器，位移传感器安装于弹性支撑框架和扭力臂之间，并监测弹性支撑框架和扭力臂之间的相对位移。该监测装置通过监测扭力臂与弹性支撑框架的相对位移，实现弹性支撑件位移的监测，监测装置结构简单、安装方便，且监测数据准确度高，而且该监测装置能够接入风机控制器中，用于后期弹性支撑件的预警和停机保护。
Description
技术领域
本实用新型涉及齿轮箱弹性支撑件的位移监测技术领域，尤其涉及一种齿轮箱的弹性支撑件位移监测装置和其用于弹性支撑件的预警和保护方法。
背景技术
通常双馈发电机组及半直驱发电机组对转速的要求较高，因此，必须通过齿轮箱的增速才能达到发电机要求。齿轮箱是双馈及半直驱发电机组中的重要部件，其主要功用是将风轮在风力作用下所产生的电力传递给发电机，并使其得到相应的转速。
齿轮箱箱体与机座的连接是通过弹性支撑件进行连接的，具体地，齿轮箱上设置有扭力臂，弹性支撑件设置有两个并分别连接于弹性支撑框架的内框的上、下面，扭力臂夹持固定于两个弹性支撑件之间，弹性支撑框架与机座连接，从而使齿轮箱与机座连接。弹性支撑件的主要作用是承受Mx方向的扭矩，衰减以及吸收齿轮箱振动载荷及噪声。齿轮箱的扭矩通过扭力臂传递给弹性支撑件，弹性支撑件使得机组在运行工况下的变形或装配误差所产生的垂直运动可以平稳实现，并保持较高的刚度来传递扭矩。
一旦弹性支撑件损坏将会使齿轮箱失稳，会造成齿轮箱本体失效，严重时造成主轴断裂失效，则会引起轮毂及叶片整体脱落，从而造成巨大的损失。因此，很有必要对齿轮箱的弹性支撑件的位移进行监测。目前可以通过加速度传感器对齿轮箱的弹性支撑件进行监测，但是加速度体现的是齿轮箱弹性支撑件的结构振动的能量，并不能直接表示齿轮箱振动的位移，不利于弹性支撑件后期的保护问题。
实用新型内容
为了解决现有技术中存在的上述不足，本实用新型提供了一种齿轮箱的弹性支撑件位移监测装置，该监测装置通过监测扭力臂与弹性支撑框架的相对位移，实现弹性支撑件位移的监测，监测装置结构简单、安装方便，且监测数据准确度高。
实现本实用新型上述目的所采用的技术方案为：
一种齿轮箱的弹性支撑件位移监测装置，所述齿轮箱上设置有扭力臂，弹性支撑件设置有两个并分别连接于弹性支撑框架的上、下面，扭力臂夹持固定于两个弹性支撑件之间，所述弹性支撑件位移监测装置包括位移传感器，位移传感器安装于弹性支撑框架和扭力臂之间，并监测弹性支撑框架和扭力臂之间的相对位移。
所述位移传感器为电涡流传感器。
所述电涡流传感器连接有数据采集器，数据采集器与风机控制器连接。
所述电涡流传感器包括传感器本体和感应片，其中传感器本体通过支架安装于弹性支撑框架上，感应片安装于扭力臂上，且传感器本体与感应片相互平行并靠近，感应片与传感器本体靠近的一面的面积大于传感器本体的面积。
所述支架为L型结构，包括平行于弹性支撑框架的第一安装部以及垂直于弹性支撑框架的第二安装部，第一安装部与弹性支撑框架固定连接，传感器本体固定安装于第二安装部上，且传感器本体朝向感应片。
所述感应片为L型结构，包括与扭力臂平行的第三安装部和与扭力臂垂直的感应部，所述第三安装部与扭力臂固定安装，使感应部与传感器本体靠近，且感应部与传感器本体靠近的一面的面积大于传感器本体的面积。
所述感应片为金属片。
与现有技术相比，本实用新型提供的技术方案有以下优点：
1、本实用新型中提供的弹性支撑件位移监测装置通过监测齿轮箱中扭力臂与弹性支撑框架的相对位移实现弹性支撑件位移的监测，监测装置简单，监测数据准确度高。
2、本实用新型中位移传感器为电涡流传感器，监测精度高；电涡流传感器通过L型结构的支架进行安装，同时感应片也为L型结构，结构简单，安装方便，且能够对扭力臂与弹性支撑框架的相对位移进行实时监测。
3、本实用新型提供的弹性支撑件位移监测装置能够接入风机控制器中，用于后期弹性支撑件的预警和停机保护，避免弹性支撑件损坏对齿轮箱本体造成的危害，提高机组的安全性能。
附图说明
图1为本实用新型中弹性支撑件位移监测装置的安装示意图；
图2为本实用新型中弹性支撑件位移监测装置的局部安装示意图；
图3为本实用新型中弹性支撑件位移监测装置用于弹性支撑件的保护方案中的框图；
图中：1-扭力臂，2-弹性支撑框架，3-弹性支撑件，4-传感器本体，5-感应片，51-第三安装部，52-感应部，6-支架，61-第一安装部，62-第二安装部。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做详细具体的说明。
风电机组的齿轮箱箱体与机座通过弹性支撑件进行连接，具体地，齿轮箱上设置有扭力臂1，弹性支撑件3设置有两个并分别连接于弹性支撑框架2的内框的上、下面，扭力臂夹持固定于两个弹性支撑件之间，弹性支撑框架与机座连接，从而使齿轮箱与机座连接。
结合齿轮箱与弹性支撑件的连接关系，齿轮箱正常运行时，由于扭转力矩作用，使得弹性支撑件产生上下的位移。当弹性支撑件发生位移时，扭力臂与弹性支撑框架之间也发生位移，且弹性支撑件的位移与扭力臂和弹性支撑框架之间的相对位移是对应的。本实施例中根据该结构特征，通过位移传感器对扭力臂和弹性支撑框架之间的相对位移进行监测，从而监测弹性支撑件的位移。
具体地，位移传感器为电涡流传感器，电涡流传感器包括传感器本体4和感应片5，如图1所示，其中传感器本体通过支架6安装于弹性支撑框架上，本实施例中，支架为L型结构，包括平行于弹性支撑框架的第一安装部61以及垂直于弹性支撑框架的第二安装部62，第一安装部与弹性支撑框架固定连接，传感器本体固定安装于第二安装部上，且传感器本体的探头朝向安装于扭力臂上的感应片。通过调整支架的尺寸，可以调整传感器本体的安装高度和距离，实现在不同大小尺寸的齿轮箱中传感器本体的安装
本实施例中感应片为L型结构，包括与扭力臂平行的第三安装部51和与扭力臂垂直的感应部52，所述第三安装部与扭力臂固定安装，使感应部与传感器本体靠近。在初始状态(刚安装完成)时，应确保传感器本体与感应片之间的距离大于弹性支撑件的损坏极限位移，确保能够在弹性支撑件损坏前对弹性支撑件的位移进行有效监测。同时也要满足其距离不能过大。
传感器本体与感应片的感应部相互平行，感应部与传感器本体靠近的一面的面积大于传感器本体的面积，如图2所示。感应片为金属片，电涡流传感器的传感器本体连接有数据采集器，数据采集器与风机控制器连接。当齿轮箱运行时，扭力臂与弹性支撑框架之间发生相对位移，感应片与传感器本体之间的距离发生变化，从而导致电涡流传感器内部电路变化，电涡流传感器将电路变化转变输出为位移变化，从而实现弹性支撑件位移的监测。
本实施例中电涡流传感器连接有数据采集器，数据采集器与风机控制器连接，数据采集器对电涡流传感器的电路变化信号进行采集，并将其传至风机控制器，风机控制器将电路变化信号转变为位移变化信号并存储。具体的，当电涡流传感器输出4-20mA模拟量信号，使用4-20mA数据采集器接入到风机控制器中。假设电涡流传感器的监测量程为A1～A2mm，当距离为A1时，输出0mA值，当距离为量程最大值A2时，输出20mA值，监测位移值d的计算公式为：
其中DisX为数据采集器采集的原始值。
本实施例中提供的弹性支撑件位移监测装置能够用于弹性支撑件的预警和保护，具体步骤为：(1)安装弹性支撑件位移监测装置，进行电路变化信号的采集。
(2)采集后的原始数据信号通过上述公式转换为位移值。
(3)位移值数据流分两个方向执行保护功能，如图3所示。
其中一个方向为：时域位移信号做平滑滤波处理，处理后的数据与位移警告限值、极限位移作对比，分别进行警告或故障动作；
具体为，当弹性支撑件位移超过位移警告限值时，表示齿轮箱弹性支撑件已处于不正常状态，但还可继续使用，此时，机组报出警告，提示运维人员进行检查修复；当弹性支撑件位移超过极限位移限值时，表示齿轮箱弹性支撑件已损坏，如机组继续运行，则会造成齿轮箱本体的损坏，引起较大损失，因此，需立即报故障停机。
第二个方向为：对弹性支撑件位移信号进行FFT计算，得到弹性支撑件信号频域内的曲线，通过评估频域内幅值最大值的变化，来对机组进行预警或停机控制保护；
具体为，当振动幅值超过位移振动警告限值时，提示机组可能有旋转方向结构的松动，例如联轴器松动、轴承失效等问题，提示检查；当振动幅值超过位移振动故障阈值时，提示机组已经严重旋转振动，机组故障停机，保护整机安全。
Claims (7)
1.一种齿轮箱的弹性支撑件位移监测装置，所述齿轮箱上设置有扭力臂，弹性支撑件设置有两个并分别连接于弹性支撑框架的上、下面，扭力臂夹持固定于两个弹性支撑件之间，其特征在于：所述弹性支撑件位移监测装置包括位移传感器，位移传感器安装于弹性支撑框架和扭力臂之间，并监测弹性支撑框架和扭力臂之间的相对位移。
2.根据权利要求1所述的齿轮箱的弹性支撑件位移监测装置，其特征在于：所述位移传感器为电涡流传感器。
3.根据权利要求2所述的齿轮箱的弹性支撑件位移监测装置，其特征在于：所述电涡流传感器连接有数据采集器，数据采集器与风机控制器连接。
4.根据权利要求2所述的齿轮箱的弹性支撑件位移监测装置，其特征在于：所述电涡流传感器包括传感器本体和感应片，其中传感器本体通过支架安装于弹性支撑框架上，感应片安装于扭力臂上，且传感器本体与感应片相互平行并靠近，感应片与传感器本体靠近的一面的面积大于传感器本体的面积。
5.根据权利要求4所述的齿轮箱的弹性支撑件位移监测装置，其特征在于：所述支架为L型结构，包括平行于弹性支撑框架的第一安装部以及垂直于弹性支撑框架的第二安装部，第一安装部与弹性支撑框架固定连接，传感器本体固定安装于第二安装部上，且传感器本体朝向感应片。
6.根据权利要求4所述的齿轮箱的弹性支撑件位移监测装置，其特征在于：所述感应片为L型结构，包括与扭力臂平行的第三安装部和与扭力臂垂直的感应部，所述第三安装部与扭力臂固定安装，使感应部与传感器本体靠近，且感应部与传感器本体靠近的一面的面积大于传感器本体的面积。
7.根据权利要求4所述的齿轮箱的弹性支撑件位移监测装置，其特征在于：所述感应片为金属片。
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