CN220794618U - 一种风电故障诊断系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及了一种风电故障诊断系统，包括齿轮箱和润滑系统，还包括，设置在油泵和第一过滤器之间的风电油液传感器，齿轮箱上分别设置有多个声音传感器、多个水平振动传感器以及多个垂直振动传感器；本实用新型通过风电油液传感器判断油泵输出的润滑油油液的品质，当检测到润滑油油液中金属磨粒浓度大幅上升或出现大幅上升趋势时说明齿轮箱中齿轮磨损程度加剧，则说明齿轮箱即将出现故障，以此作为预警判断的依据。而当齿轮箱故障发生时，通过查看各传感器的振动幅度，判断振动发生的具体位置，而后通过声音传感器进一步判断故障情况。

Description

一种风电故障诊断系统

技术领域

本实用新型涉及风力发电机故障检测领域，特别涉及一种风电故障诊断系统。

背景技术

风力发电机组中的齿轮箱是一个重要的机械部件，其主要功用是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速。

目前现有技术常通过齿轮箱上安装振动传感器的方式判断齿轮箱故障，但该方法无法判断故障的具体位置，同时也无法预测齿轮箱故障的发生。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种多传感器组合的风电故障诊断系统，以解决现有技术中齿轮箱故障位置无法确定，故障无法预判的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种风电故障诊断系统，包括齿轮箱和润滑系统，所述润滑系统包括沿润滑油流动方向依次连接的油泵、第一过滤器、温控阀以及冷却器，所述齿轮箱与所述油泵连接，所述冷却器与所述齿轮箱连接，所述温控阀的输出支路与所述齿轮箱连接，还包括，设置在油泵和第一过滤器之间用于检测油泵输出的润滑油的温度、粘度、酸值、水分含量、机械杂质的风电油液传感器，所述齿轮箱上靠近驱动输入端一侧分别设置有第一声音传感器、第一水平振动传感器以及第一垂直振动传感器；所述齿轮箱上靠近驱动输出端一侧分别设置有第二声音传感器、第二水平振动传感器以及第二垂直振动传感器；所述齿轮箱上驱动输出端与驱动输入端之间设置有第三声音传感器、第三水平振动传感器以及第三垂直振动传感器。

进一步的，所述风电油液传感器与所述第一过滤器之间的管路上还设置有溢流阀，所述溢流阀溢流支路与齿轮箱连接。

进一步的，所述溢流阀与所述风电油液传感器之间还设置有用于防止润滑油倒流至风电油液传感器的单向阀。

进一步的，所述第一过滤器与所述溢流阀之间的管路上依次连接有压差控制阀和第二过滤器，所述第二过滤器连接在所述温控阀与所述第一过滤器之间的管路上。

进一步的，所述溢流阀与第一过滤器之间设置有第一压力传感器，所述温控阀与第一过滤器之间设置有第二压力传感器。

进一步的，所述温控阀上与第一过滤器连接的一端设置有油液温度传感器。

进一步的，所述系统还包括数据采集器和工控主机，所述数据采集器分别与所述风电油液传感器、油液温度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、第一声音传感器、第一水平振动传感器、第一垂直振动传感器、第二声音传感器、第二水平振动传感器、第二垂直振动传感器、第三声音传感器、第三水平振动传感器以及第三垂直振动传感器通信连接。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：

在本实用新型中，本实用新型通过风电油液传感器判断油泵输出的润滑油油液的品质，当检测到润滑油油液中金属磨粒浓度大幅上升或出现大幅上升趋势时说明齿轮箱中齿轮磨损程度加剧，即将出现故障，以此作为预警判断的依据。

当齿轮箱故障发生时，通过查看第一水平振动传感器、第一垂直振动传感器、第二水平振动传感器、第二垂直振动传感器、第三水平振动传感器以及第三垂直振动传感器的振动幅度，即可判断振动发生的具体位置，而后通过声音传感器进一步判断故障情况。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型润滑系统结构示意图；

图2为本实用新型振动传感器和声音传感器安装结构示意图。

附图标记说明：

1、齿轮箱；2、第一声音传感器；3、第一水平振动传感器；4、第一垂直振动传感器；5、第二声音传感器；6、第二水平振动传感器；7、第二垂直振动传感器；8、第三声音传感器；9、第三水平振动传感器；10、第三垂直振动传感器；11、油泵；12、风电油液传感器；13、单向阀；14、溢流阀；15、第一过滤器；16、压差控制阀；17、第二过滤器；18、温控阀；19、冷却器；20、第一压力传感器；21、第二压力传感器；22、油液温度传感器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“背”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“连接件”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图1至图2并结合实施例来详细说明本实用新型。

整体而言，本实用新型公开了一种风电故障诊断系统，包括齿轮箱1和润滑系统，润滑系统包括沿润滑油流动方向依次连接的油泵11、第一过滤器15、温控阀18以及冷却器19，齿轮箱1与油泵11连接，冷却器19与齿轮箱1连接，温控阀18的输出支路与齿轮箱1连接，还包括，设置在油泵11和第一过滤器15之间用于检测油泵11输出的润滑油的温度、粘度、酸值、水分含量、机械杂质的风电油液传感器12，齿轮箱1上靠近驱动输入端一侧分别设置有第一声音传感器2、第一水平振动传感器3以及第一垂直振动传感器4；齿轮箱1上靠近驱动输出端一侧分别设置有第二声音传感器5、第二水平振动传感器6以及第二垂直振动传感器7；齿轮箱1上驱动输出端与驱动输入端之间设置有第三声音传感器8、第三水平振动传感器9以及第三垂直振动传感器10。

更为具体的，风电油液传感器12内置了多个处于谐振状态的高性能线圈组。当有金属磨粒通过管路时，线圈组磁场产生扰动信号，该信号经高灵敏度采样单元、带通滤波单元、相位及幅值比较单元、信号放大单元、低通滤波单元和信号提取单元等完成对金属磨粒信号的实时捕捉和统计上报工作。实现了对40um铁磁性磨粒(Fe)和150um非铁磁性金属磨粒(NFe)的检测能力。通过测量风电润滑油中的温度、粘度、酸值、水分含量、机械杂质等参数来评估润滑系统管路中润滑油油液的品质。

本实用新型通过风电油液传感器12判断油泵11输出的润滑油油液的品质，当检测到润滑油油液中金属磨粒浓度大幅上升或出现大幅上升趋势时说明齿轮箱1中齿轮磨损程度加剧，即将出现故障，以此作为预警判断的依据。

当齿轮箱1故障发生时，通过查看第一水平振动传感器3、第一垂直振动传感器4、第二水平振动传感器6、第二垂直振动传感器7、第三水平振动传感器9以及第三垂直振动传感器10的振动幅度，即可判断振动发生的具体位置，而后通过声音传感器进一步判断故障情况。

如当故障发生时，若第一水平振动传感器3或第一垂直振动传感器4的振幅要明显大于第二水平振动传感器6、第二垂直振动传感器7、第三水平振动传感器9或第三垂直振动传感器10的振幅，则说明齿轮箱11故障发生在第一水平振动传感器3或第一垂直振动传感器4附近，判断是齿轮箱1输入端附近发生了故障，则此时判断可能是风力发电机组的叶片与齿轮箱1输入端之间连接的主轴出现损坏，或主轴与齿轮箱1输入端的同轴度不同，此时通过第一声音传感器2的声音信号并结合振动情况进一步验证故障原因，不同种类故障的声音是不同的，同时本实用新型还能通过第一声音传感器2、第二声音传感器5以及第三声音传感器8声音的大小还能进一步验证故障位置。

风电油液传感器12与第一过滤器15之间的管路上还设置有溢流阀14，溢流阀14溢流支路与齿轮箱1连接。

溢流阀14与风电油液传感器12之间还设置有用于防止润滑油倒流至风电油液传感器12的单向阀13。

第一过滤器15与溢流阀14之间的管路上依次连接有压差控制阀16和第二过滤器17，第二过滤器17连接在温控阀18与第一过滤器15之间的管路上。

当齿轮箱1出现齿轮磨损的故障时，润滑油油液中金属磨粒大幅上升，大量的金属磨粒很可能会堵住第一过滤器15，而现有技术中只设置了压差控制阀16来平衡第一过滤器15两端的压力，但却并未考虑到当第一过滤器15被堵住，压差控制阀16打开时大量未经过过滤的金属磨粒通过温控阀18流入齿轮箱1或依次通过温控阀18和冷却器19流入齿轮箱1，此时流入齿轮箱1的金属磨粒会进一步增加齿轮箱1内齿轮的磨损，这是十分危险的，因此本实用新型在压差控制阀16后连接了第二过滤器17，使第一过滤器15被堵住后，金属磨粒能够被第二过滤器17过滤而不会流入齿轮箱1。

溢流阀14与第一过滤器15之间设置有第一压力传感器20，温控阀18与第一过滤器15之间设置有第二压力传感器21。

第一压力传感器20和第二压力传感器21用于查看第一过滤器15两端的压力。

温控阀18上与第一过滤器15连接的一端设置有油液温度传感器22。油液温度传感器22用于检测润滑油的温度同时还用于通过当前润滑油的温度判断温控阀18是否正常工作。

系统还包括数据采集器和工控主机，数据采集器分别与风电油液传感器12、油液温度传感器22、第一压力传感器20、第二压力传感器21、第一声音传感器2、第一水平振动传感器3、第一垂直振动传感器4、第二声音传感器5、第二水平振动传感器6、第二垂直振动传感器7、第三声音传感器8、第三水平振动传感器9以及第三垂直振动传感器10通信连接。风电油液传感器12、油液温度传感器22、第一压力传感器20、第二压力传感器21、第一声音传感器2、第一水平振动传感器3、第一垂直振动传感器4、第二声音传感器5、第二水平振动传感器6、第二垂直振动传感器7、第三声音传感器8、第三水平振动传感器9以及第三垂直振动传感器10的数据通过数据采集器采集并传输至工控主机，通过工控主机查看相关数据。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种风电故障诊断系统，包括齿轮箱(1)和润滑系统，所述润滑系统包括沿润滑油流动方向依次连接的油泵(11)、第一过滤器(15)、温控阀(18)以及冷却器(19)，所述齿轮箱(1)与所述油泵(11)连接，所述冷却器(19)与所述齿轮箱(1)连接，所述温控阀(18)的输出支路与所述齿轮箱(1)连接，其特征在于：

还包括，设置在油泵(11)和第一过滤器(15)之间用于检测油泵(11)输出的润滑油的温度、粘度、酸值、水分含量、机械杂质的风电油液传感器(12)，所述齿轮箱(1)上靠近驱动输入端一侧分别设置有第一声音传感器(2)、第一水平振动传感器(3)以及第一垂直振动传感器(4)；所述齿轮箱(1)上靠近驱动输出端一侧分别设置有第二声音传感器(5)、第二水平振动传感器(6)以及第二垂直振动传感器(7)；所述齿轮箱(1)上驱动输出端与驱动输入端之间设置有第三声音传感器(8)、第三水平振动传感器(9)以及第三垂直振动传感器(10)。

2.根据权利要求1所述的一种风电故障诊断系统，其特征在于：所述风电油液传感器(12)与所述第一过滤器(15)之间的管路上还设置有溢流阀(14)，所述溢流阀(14)溢流支路与齿轮箱(1)连接。

3.根据权利要求2所述的一种风电故障诊断系统，其特征在于：所述溢流阀(14)与所述风电油液传感器(12)之间还设置有用于防止润滑油倒流至风电油液传感器(12)的单向阀(13)。

4.根据权利要求2所述的一种风电故障诊断系统，其特征在于：所述第一过滤器(15)与所述溢流阀(14)之间的管路上依次连接有压差控制阀(16)和第二过滤器(17)，所述第二过滤器(17)连接在所述温控阀(18)与所述第一过滤器(15)之间的管路上。

5.根据权利要求2所述的一种风电故障诊断系统，其特征在于，所述溢流阀(14)与第一过滤器(15)之间设置有第一压力传感器(20)，所述温控阀(18)与第一过滤器(15)之间设置有第二压力传感器(21)。

6.根据权利要求1所述的一种风电故障诊断系统，其特征在于，所述温控阀(18)上与第一过滤器(15)连接的一端设置有油液温度传感器(22)。

7.根据权利要求1至权利要求6中任意一项所述的一种风电故障诊断系统，其特征在于：所述系统还包括数据采集器和工控主机，所述数据采集器分别与所述风电油液传感器(12)、油液温度传感器(22)、第一压力传感器(20)、第二压力传感器(21)、第一声音传感器(2)、第一水平振动传感器(3)、第一垂直振动传感器(4)、第二声音传感器(5)、第二水平振动传感器(6)、第二垂直振动传感器(7)、第三声音传感器(8)、第三水平振动传感器(9)以及第三垂直振动传感器(10)通信连接。