專利名稱：風電機組主軸軸承測試系統(tǒng)和測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風力發(fā)電技術(shù)，特別地涉及一種風電機組主軸軸承測試系統(tǒng)和測試方法。
背景技術(shù)：
在風力發(fā)電中，機組主軸軸承是風力發(fā)電機組的重要組成部分，主軸軸承設(shè)置于風機的輪轂與齒輪箱之間，其負擔著吸收風載帶來的各向力及傾覆力矩，同時還要把扭矩傳遞到齒輪箱，因此，主軸軸承的運行環(huán)境惡劣，要求主軸軸承具有較高的質(zhì)量可靠性，并且風電行業(yè)要求主軸軸承的使用壽命不少于20年。目前，軸承行業(yè)對風電用主軸軸承特別是大功率的主軸軸承，尚沒有相應的檢測試驗技術(shù)，對于主軸軸承的質(zhì)量測試，是由主軸軸承的生產(chǎn)廠家進行測試。該種測試只是按照通常對軸承承受的扭矩、轉(zhuǎn)速等的要求進行檢測，并沒有考慮軸承實際的運行環(huán)境以及其他風電設(shè)施對軸承的影響，不利于大功率主軸軸承的質(zhì)量保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種風電機組主軸軸承測試系統(tǒng)，以滿足風電機組對主軸軸承性能的測試需要。本發(fā)明一方面提供了一種風電機組主軸軸承測試系統(tǒng)，包括:控制器，所述控制器分別與變頻器、液壓加載裝置和電壓控制開關(guān)相連，用于向變頻器發(fā)送第一風力載荷信號，向液壓加載裝置發(fā)送第二風力載荷信號，并向電壓控制開關(guān)發(fā)送開關(guān)控制信號；電壓控制開關(guān)，與驅(qū)動電壓源相連，用于根據(jù)所述開關(guān)控制信號接通驅(qū)動電壓源與變頻器的連接；變頻器，分別與驅(qū)動電壓源和驅(qū)動電機相連，用于根據(jù)所述第一風力載荷信號調(diào)節(jié)自驅(qū)動電壓源接入的驅(qū)動電壓以輸出對驅(qū)動電機的控制信號；驅(qū)動電機，所述驅(qū)動電機的輸出軸與待測主軸軸承相連，用于根據(jù)所述控制信號產(chǎn)生對待測主軸軸承的轉(zhuǎn)矩；液壓加載裝置，與待測主軸軸承相連，用于根據(jù)所述第二風力載荷信號對待測主軸軸承施加載荷。本發(fā)明另一方面還提供了一種風電機組主軸軸承測試方法，該方法包括:通過控制器向變頻器發(fā)送第一風力載荷信號，向液壓加載裝置發(fā)送第二風力載荷信號，并向電壓控制開關(guān)發(fā)送開關(guān)控制信號；電壓控制開關(guān)根據(jù)所述開關(guān)控制信號接通驅(qū)動電壓源與變頻器的連接；變頻器根據(jù)所述第一風力載荷信號調(diào)節(jié)自驅(qū)動電壓源接入的驅(qū)動電壓以輸出對驅(qū)動電機的控制信號；驅(qū)動電機根據(jù)所述控制信號產(chǎn)生對待測主軸軸承的轉(zhuǎn)矩；
液壓加載裝置根據(jù)所述第二風力載荷信號對待測主軸軸承施加載荷。本發(fā)明提供的風電機組主軸軸承測試系統(tǒng)和測試方法，通過模擬軸承實際的運行環(huán)境以及其他風電設(shè)施對它的影響，在工作周期內(nèi)對軸承進行實際工況的模擬測試，實現(xiàn)風載的完全模擬，測試軸承在不同工況下運行時的性能，可滿足風電機組主軸軸承的性能測試需要。


圖1為本發(fā)明實施例所提供的風電機組主軸軸承測試系統(tǒng)的方框圖；圖2為本發(fā)明另一實施例所提供的風電機組主軸軸承測試系統(tǒng)的方框圖；圖3為本發(fā)明又一實施例所提供的風電機組主軸軸承測試系統(tǒng)的方框圖；圖4為本發(fā)明實施例所提供的風電機組主軸軸承測試方法的流程圖；圖5為本發(fā)明另一實施例所提供的風電機組主軸軸承測試方法的流程圖；圖6為本發(fā)明又一實施例所提供的風電機組主軸軸承測試方法的流程圖；圖7為本發(fā)明實施例所提供的風電機組主軸軸承測試系統(tǒng)中液壓加載裝置的簡要結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為圖7沿A方向的視圖。
具體實施例方式風力發(fā)電機組中的主軸軸承是風力發(fā)電機組的重要組成部分，主軸軸承設(shè)置于風機的輪轂與齒輪箱之間，葉片安裝于輪轂上，主軸一端通過軸承與輪轂相連，主軸另一端與齒輪箱相連，主軸軸承負擔著吸收風載帶來的各向力及傾覆力矩，同時還要把扭矩傳遞到齒輪箱,主軸軸承的運行環(huán)境惡劣，因此,要求主軸軸承具有較高的質(zhì)量可靠性。為此,本發(fā)明實施例提供了一種風電機組主軸軸承測試系統(tǒng)，可模擬風機在真實環(huán)境的下運行時主軸軸承的運行情況，以對主軸軸承的性能進行測試。圖1為本發(fā)明實施例所提供的風電機組主軸軸承測試系統(tǒng)的方框圖，如圖1所示，該測試系統(tǒng)包括控制器1、電壓控制開關(guān)2、變頻器3、驅(qū)動電機4和液壓加載裝置5?？刂破鱅分別與變頻器3、液壓加載裝置5和電壓控制開關(guān)2相連，用于向變頻器3發(fā)送第一風力載荷信號，向液壓加載裝置5發(fā)送第二風力載荷信號，并向電壓控制開關(guān)2發(fā)送開關(guān)控制信號?？刂破魇窃摐y試系統(tǒng)的控制元件，用于產(chǎn)生各種信號，控制器可選用可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller,簡稱PLC)或者工業(yè)計算機等。電壓控制開關(guān)2與驅(qū)動電壓源6相連，用于根據(jù)開關(guān)控制信號接通驅(qū)動電壓源6與變頻器3的連接。該電壓控制開關(guān)可以為多種形式，例如，可以為各種形式的接觸器或者繼電器，通過接觸器或繼電器的輸入端接收開關(guān)控制信號，從而控制輸出端觸點閉合，接通驅(qū)動電壓源與變頻器的連接，給變頻器提供驅(qū)動電壓。變頻器3分別與驅(qū)動電壓源6和驅(qū)動電機4相連，用于根據(jù)第一風力載荷信號調(diào)節(jié)自驅(qū)動電壓源6接入的驅(qū)動電壓以輸出對驅(qū)動電機4的控制信號。驅(qū)動電機4的輸出軸與待測主軸軸承7相連，用于根據(jù)控制信號產(chǎn)生對待測主軸軸承7的轉(zhuǎn)矩。液壓加載裝置5與待測主軸軸承7相連，用于根據(jù)第二風力載荷信號對待測主軸軸承7施加載荷。液壓加載裝置可根據(jù)第二風力載荷信號對待測主軸軸承施加載荷，通過液壓加載裝置中的液壓缸產(chǎn)生的壓力向軸承施加載荷力或相應力矩。下面首先對主軸軸承(以下簡稱軸承)運行過程中受到的各種力和力矩進行分析，在此基礎(chǔ)上進一步的對該測試系統(tǒng)的工作原理進行解釋。對軸承受力分析過程中，建立一三維坐標系，該三維坐標系中，以軸承的中心為原點，X軸的正方向為軸承中心軸線向齒輪箱側(cè)延伸的方向，z軸的正方向為重力方向，y軸的正方向根據(jù)右手定則確定。在風電機組中，葉片安裝于輪轂上，當風吹向葉片式時，葉片上產(chǎn)生氣動力而轉(zhuǎn)動，通過葉片轉(zhuǎn)動帶動輪轂上軸承轉(zhuǎn)動。在此，用Fx代表某一工況下風對葉片的作用而傳遞到軸承軸向的力的分量，沿X軸的正方向；用Fy代表某一工況下風對葉片的作用而傳遞到軸承徑向的力的分量，沿y軸的正方向；用Fz代表某一工況下風對葉片的作用而傳遞到軸承z軸方向的力的分量，沿z軸正方向。用Mx代表風對葉片的作用產(chǎn)生的傾覆力矩而傳遞到軸承軸向的力矩的分量，沿X軸的正方向；用My代表某一工況下風對葉片的作用而產(chǎn)生的傾覆力矩而傳遞到軸承徑向的力矩的分量，沿I軸的正方向；用Mz代表某一工況下因齒輪箱的重力作用對軸承產(chǎn)生的力矩，沿z軸正方向。在利用該測試系統(tǒng)對軸承進行測試時，可將軸承的外圈固定于軸承支架上，軸承內(nèi)圈通過過盈配合與一傳動軸一端相連，將該傳動軸另一端通過聯(lián)軸器與驅(qū)動電機的輸出軸相連，并通過液壓加載裝置向軸承的各個方向施加相應的力和力矩。通過控制器向變頻器發(fā)送第一風力載荷信號，該第一風力載荷信號為代表X軸正方向的力矩分量的信號，為代表Mx大小的模擬信號；同時向電壓控制開關(guān)發(fā)送開關(guān)控制信號，該開關(guān)控制信號為電壓或電流模擬信號；并且，向液壓加載裝置發(fā)送第二風力載荷信號，該第二風力載荷信號為代表包括X軸、y和z軸正方向的力的分量及y軸和z軸正方向的力矩分量的信號，為代表包括Fx、Fy、Fz、My、Mz的大小的模擬信號。電壓控制開關(guān)根據(jù)接收到的開關(guān)控制信號接通驅(qū)動電壓源與變頻器的連接，將驅(qū)動電壓接入變頻器，變頻器根據(jù)第一風力載荷信號調(diào)節(jié)驅(qū)動電壓的大小，輸出控制信號，該控制信號為一定幅值和頻率的電壓信號，變頻器將該電壓信號發(fā)送給驅(qū)動電機，驅(qū)動電機根據(jù)該電壓信號使輸出軸轉(zhuǎn)動，由輸出軸通過聯(lián)軸器帶動傳動軸轉(zhuǎn)動，傳動軸以一定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，而傳動軸的另一端帶動軸承轉(zhuǎn)動，從而模擬某一工況下與軸承相連的主軸的轉(zhuǎn)速。與此同時，液壓加載裝置根據(jù)接收到的該第二風力載荷信號向X軸、y軸、z軸三個不同方向施加載荷力Fx、Fy和Fz，并向y軸和z軸兩個方向施加載荷力矩My和Mz，以模擬某一工況下軸承運行時，因風對葉片的作用傳遞到軸承而使軸承承受的力與力矩和因齒輪箱的重力作用對軸承產(chǎn)生的力矩。下面結(jié)合圖7和圖8簡要介紹該液壓加載裝置的具體結(jié)構(gòu)和施加載荷的方法。圖7為本發(fā)明實施例所提供的風電機組主軸軸承測試系統(tǒng)中液壓加載裝置的簡要結(jié)構(gòu)示意圖，圖8為圖7沿A方向的視圖，如圖7和圖8所示，該液壓加載裝置中設(shè)置有多個液壓缸，分別為C1-C12，利用多個液壓缸協(xié)同動作對軸承產(chǎn)生的壓力而施加載荷力或相應力矩，模擬某一工況下軸承運行時，因風對葉片的作用傳遞到軸承而使軸承承受的力與力矩和因齒輪箱的重力作用對軸承產(chǎn)生的力矩。其中，C3、C4、C13和C14液壓缸與Cl、C2、Cll、C12液壓缸協(xié)同加載模擬軸承承受的z軸方向的力的分量Fz以及受到的y軸方向的力矩的分量My ；C7和C8液壓缸與C9和ClO液壓缸協(xié)同加載模擬軸承受到的I軸方向的力的分量Fy及受到z軸方向的力矩的分量Mz ；C5和C6液壓缸協(xié)同加載模擬軸承受到的X軸方向的力的分量Fx。該液壓加載裝置可實現(xiàn)大范圍、高精度的載荷的加載，液壓缸中不同調(diào)壓等級的減壓閥并聯(lián)組成多級壓力調(diào)節(jié)回路，分別用于不同壓力等級的工況測試，以提高向軸承施加載荷的壓力調(diào)節(jié)精度。為適應不同功率等級的風電機組中主軸軸承的測試，液壓缸Cl、C2、Cll和C12，C3、C4、C13和C14組合使用，在測試較大功率風電機組中的軸承時該8個液壓缸同時參與工作，在測試較小功率風電機組中的軸承時，可去掉液壓缸CU、C12、C13、C14。在上述的條件下，測試系統(tǒng)運轉(zhuǎn)一定時間，該運轉(zhuǎn)時間可以為一個工作周期，以對軸承進行測試，在該測試過程中，可通過人工觀察軸承的運行情況，例如，通過觀察軸承是否有漏油現(xiàn)象判斷軸承密封是否良好，也可通過觀察傳動軸的振動和軸承相對傳動軸的偏移情況對軸承的在某一工況下的性能進行評價。當然，除了通過人工進行觀察外，在測試過程中，可通過各種測量儀器檢測軸承的溫度、傳動軸的振動情況、軸承的變形情況等對軸承性能進行評價。并且，通過改變Mx的大小可產(chǎn)生不同的第一風力載荷信號，通過改變Fx、Fy、Fz、My、Mz的大小可產(chǎn)生不同的第二風力載荷信號。每次發(fā)送的代表Mx大小的第一風力載荷信號和代表FX、Fy、Fz、My、Mz大小的第二風力載荷信號為一組，每一組中的Mx、Fx、Fy、Fz、My、Mz為模擬某一工況下主軸軸承受到的各個方向的力和力矩，包括風對葉片的作用而傳遞到軸承上的各方向力、風對葉片產(chǎn)生的傾覆力矩而傳遞到軸承的力矩和因齒輪箱的重力作用對軸承產(chǎn)生的力矩等。變頻器根據(jù)不同的第一風力載荷信號產(chǎn)生對驅(qū)動電機的不同控制信號，驅(qū)動電機根據(jù)不同控制信號向軸承輸出不同轉(zhuǎn)矩；并且，液壓加載裝置根據(jù)不同的第二風力載荷信號向軸承施加相應載荷，可使待測軸承在不同的工況下運行，以測試軸承在不同工況下運行時的性能，例如，起機、正常運行、帶載運行、停機等各工況下軸承的性能。由上述技術(shù)方案可知，該風電機組主軸軸承測試系統(tǒng)，通過模擬軸承實際的運行環(huán)境以及其他風電設(shè)施對它的影響，在工作周期內(nèi)對軸承進行實際工況的模擬測試，實現(xiàn)風載的完全模擬，測試軸承在不同工況下運行時的性能，可滿足風電機組主軸軸承的性能測試需要。圖2為本發(fā)明另一實施例所提供的風電機組主軸軸承測試系統(tǒng)的方框圖，如圖2所示，在上述實施例的基礎(chǔ)上，進一步的，該測試系統(tǒng)中還設(shè)置有壓力傳感器8、計時器9和比較器10。壓力傳感器8與液壓加載裝置5中的液壓缸相連，用于檢測液壓缸產(chǎn)生的壓力以產(chǎn)生壓力信號。計時器9分別與壓力傳感器8和控制器I相連，用于在接收到控制器I產(chǎn)生第二風力載荷信號時開始計時，并在接收到壓力傳感器8產(chǎn)生的壓力信號后停止計時以生成計時時間。比較器10分別與控制器I和計時器9相連，用于當判斷出計時時間大于設(shè)定時間后向控制器I發(fā)送重新加載信號以控制控制器I向變頻器3重新發(fā)送第一風力載荷信號，并向液壓加載裝置5重新發(fā)送第二風力載荷信號。采用該測試系統(tǒng)進行測試時，控制器每次發(fā)送的代表Mx大小的第一風力載荷信號和代表Fx、Fy、Fz、My、Mz大小的第二風力載荷信號為一組。該組信號中的第一風力載荷信號發(fā)送給變頻器，變頻器根據(jù)第一風力載荷信號調(diào)節(jié)對驅(qū)動電機的驅(qū)動電壓，使驅(qū)動電機向軸承輸出一定的轉(zhuǎn)矩。自變頻器接收到第一風力載荷信號到驅(qū)動電機向軸承輸出轉(zhuǎn)矩需要一個過程，該過程的間隔時間記為第一時間。該組信號中的第二風力載荷信號發(fā)送給液壓加載裝置，使液壓加載裝置向軸承施加一定的載荷。但是，由于液壓加載裝置從接收到第二風力載荷信號到根據(jù)該信號向軸承施加載荷需要一定的過程，也就是控制器發(fā)出第二風力載荷信號到液壓加載裝置向軸承施加載荷需要一定的間隔時間，而該間隔時間記為第二時間。由于上述的第一時間主要是電信號的傳送過程，而第二時間中的液壓加載裝置從接受到第二風力載荷信號到液壓缸向軸承施加載荷的過程包括電信號傳送過程和機械傳動過程，而機械傳動所需的時間通常大于電信號的傳送時間。因此，當變頻器接收到第一加載信號產(chǎn)生對軸承的轉(zhuǎn)矩，軸承在驅(qū)動電機的帶動下已經(jīng)運轉(zhuǎn)時，而由于液壓加載裝置從接收到第二風力載荷信號到液壓缸對軸承施加載荷該過程會相對延遲，液壓加載裝置會在軸承在驅(qū)動電機帶動下運轉(zhuǎn)后延遲一定時間向待測軸承施加載荷，但是，該延遲時間不能過長，由于變頻器根據(jù)第一風力載荷信號調(diào)節(jié)對驅(qū)動電機的驅(qū)動電壓，使驅(qū)動電機向軸承輸出一定的轉(zhuǎn)矩，軸承在驅(qū)動電機的帶動下先運轉(zhuǎn)，如果液壓加載裝置遲遲不能向待測軸承時間施加載荷，也就不能幾乎同步向軸承施加載荷，而該載荷是用于模擬某一工況下軸承承受到的各個方向的力和力矩，包括Fx、Fy、Fz、My、Mz,此種情況下對于軸承的性能測試會存在偏差。因此，為避免此種情況，在液壓加載裝置的液壓缸處設(shè)置壓力傳感器，當液壓缸產(chǎn)生壓力后發(fā)送信號給計時器，計時器從接收到第二風力載荷信號時開始計時，并在接收到壓力信號后停止計時，計時器產(chǎn)生的計時時間即為第二時間，通過比較器將該第二時間與設(shè)定時間進行比較(設(shè)定時間為根據(jù)情況設(shè)置的合理延遲時間，該合理延遲時間通常為小于I秒時間值)，如果第二時間大于設(shè)定時間，比較器將產(chǎn)生重新加載信號，使控制器發(fā)送下一組的信號，也就是向變頻器重新發(fā)送第一風力載荷信號，并向液壓加載裝置重新發(fā)送第二風力載荷信號，變頻器、驅(qū)動電機和液壓加載裝置根據(jù)接受到的該重新發(fā)送的信號執(zhí)行相應動作。圖3為本發(fā)明又一實施例所提供的風電機組主軸軸承測試系統(tǒng)的方框圖，如圖3所示，在上述實施例的基礎(chǔ)上，進一步的，該測試系統(tǒng)中還設(shè)置有上位機11，該上位機11與控制器I相連，用于控制控制器I產(chǎn)生向電壓控制開關(guān)2發(fā)送的開關(guān)控制信號，并設(shè)定各工況下的第一風力載荷和第二風力載荷的參數(shù)值并分別發(fā)送給控制器1，以控制控制器I產(chǎn)生向變頻器3發(fā)送的第一風力載荷信號和向液壓加載裝置發(fā)送的第二風力載荷信號。通過上位機的操作界面可設(shè)置第一風力載荷和第二風力載荷的參數(shù)值，可根據(jù)風機在不同工況下的運行情況設(shè)置不同的參數(shù)值，每一組參數(shù)值代表風機在某一種工況下的運行情況，例如，設(shè)定某一工況下的Fx、Fy、Fz、Mx、My和Mz的值,通過設(shè)置上述各個值的大小模擬某一工況下軸承受到的各個方向的力和力矩，包括風對葉片的作用而傳遞到軸承上的各方向力、風對葉片作用產(chǎn)生的傾覆力矩而傳遞到軸承的力矩和因齒輪箱的重力作用對軸承產(chǎn)生的力矩等。上位機一般為微型計算機，可以通過操作界面直接發(fā)出操控命令，可將設(shè)置好的參數(shù)值分別發(fā)送給控制器，控制器可以是PLC或單片機等，作為下位機，控制器將操作命令生成相應時序信號，也就是，控制器根據(jù)接收到的第一風力載荷的參數(shù)值產(chǎn)生第一風力載荷信號以發(fā)送給變頻器、根據(jù)接收到的第二風力載荷的參數(shù)值產(chǎn)生第二風力載荷信號發(fā)送給液壓加載裝置，同時產(chǎn)生對驅(qū)動開關(guān)的開關(guān)控制信號。在對軸承進行測試過程中，為更加精確的獲知軸承各項性能，例如，軸承運行時的變形情況、振動情況、溫度情況等，可在該系統(tǒng)中設(shè)置變形傳感器12、振動傳感器13、扭矩儀14和溫度傳感器15中的一個或多個，通過上述的各種檢測儀器進行檢測以掌握測試過程中軸承的性能。變形傳感器12與待測主軸軸承7相連，用于檢測待測主軸軸承7轉(zhuǎn)動過程中的變形量并顯示。振動傳感器13與待測主軸軸承7相連，用于檢測待測主軸軸承7轉(zhuǎn)動過程中的振
動量并顯示。扭矩儀14與待測主軸軸承7相連，用于檢測待測主軸軸承7轉(zhuǎn)動過程中的扭矩值并顯示。溫度傳感器15與待測主軸軸承7相連，用于檢測待測主軸軸承7轉(zhuǎn)動過程中的溫度值并顯示。上述的變形量、振動量、扭矩值和溫度值，可以是將變形量、振動量、扭矩值或溫度值通過電壓或電流大小來表示的波形曲線，而電壓或電流的大小可代表相應變形量、振動量、扭矩值和溫度值，也可以是用數(shù)字量表示的變形量、振動量、扭矩值或溫度值，通過觀察上述各種曲線或數(shù)值可掌握軸承在某一工況下運行時的軸承的變形、振動、扭矩和溫度情況，以對軸承的性能進行分析。通過上述各種儀器進行檢測時，各種儀器設(shè)置于測試現(xiàn)場，因此，不便于遠程觀察，為此，在該測試系統(tǒng)中進一步的還設(shè)置有數(shù)采裝置16，該數(shù)采裝置16分別與變形傳感器12、振動傳感器13、扭矩儀14和/或溫度傳感器15相連，用于對接收到的變形量、振動量、扭矩值和/或溫度值進行標準化數(shù)據(jù)處理后傳送給顯示終端17。由于通過上述各種儀器進行檢測時，產(chǎn)生的各數(shù)值的形式不一定相同，可能是數(shù)字量表示的數(shù)值，也可能使模擬量表示的數(shù)值等，并且，各種儀器與外部設(shè)備相連的接口也不一定相同，因此，可設(shè)置數(shù)采裝置，數(shù)采裝置中設(shè)置有各種形式的接口，將各種儀器的接口與數(shù)采裝置上的對應接口相連，通過數(shù)采裝置將接收到的各種不同形式的數(shù)值進行標準化數(shù)據(jù)處理，轉(zhuǎn)化成統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式的數(shù)字信號，將處理后的數(shù)據(jù)進行存儲后作為實現(xiàn)數(shù)據(jù)并發(fā)送給顯示終端，以通過顯示終端進行顯示，可將顯示終端設(shè)置于遠程中控室里，以遠程觀察測試過程中檢測到的各種數(shù)據(jù)。并且，可將采集到的該數(shù)據(jù)作為實驗數(shù)據(jù)，可根據(jù)采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)對軸承的整體壽命進行預估計。本發(fā)明實施例還提供了一種風電機組主軸軸承測試方法，該方法為本發(fā)明實施例提供的風電機組主軸軸承測試系統(tǒng)的執(zhí)行方法。圖4為本發(fā)明實施例所提供的風電機組主軸軸承測試方法的流程圖，如圖4所示，該方法包括:步驟101、通過控制器向變頻器發(fā)送第一風力載荷信號，向液壓加載裝置發(fā)送第二風力載荷信號，并向電壓控制開關(guān)發(fā)送開關(guān)控制信號；步驟102、電壓控制開關(guān)根據(jù)開關(guān)控制信號接通驅(qū)動電壓源與變頻器的連接；步驟103、變頻器根據(jù)第一風力載荷信號調(diào)節(jié)驅(qū)動電壓以產(chǎn)生對驅(qū)動電機的控制
信號;步驟104、驅(qū)動電機根據(jù)控制信號產(chǎn)生對待測主軸軸承的轉(zhuǎn)矩；步驟105、液壓加載裝置根據(jù)第二風力載荷信號對待測主軸軸承施加載荷。上述測試方法中的步驟104和105之間并沒有嚴格的時序關(guān)系，可以同時執(zhí)行，也可順序執(zhí)行，或者按任意順序執(zhí)行。 該風電機組主軸軸承測試方法，為本發(fā)明實施例提供的風電機組主軸測試系統(tǒng)的執(zhí)行方法，該測試方法可模擬軸承實際的運行環(huán)境以及其他風電設(shè)施對它的影響，在工作周期內(nèi)對軸承進行實際工況的模擬測試，實現(xiàn)風載的完全模擬，測試軸承在不同工況下運行時的性能,可滿足風電機組主軸軸承的性能測試需要。圖5為本發(fā)明另一實施例所提供的風電機組主軸軸承測試方法的流程圖，如圖5所示，在上述實施例的基礎(chǔ)上，進一步的，該測試方法中還包括:步驟106、通過壓力傳感器檢測液壓加載裝置中的液壓缸產(chǎn)生的壓力以產(chǎn)生壓力
信號;步驟107、計時器在接收到控制器產(chǎn)生第二風力載荷信號時開始計時，并在接收到壓力傳感器產(chǎn)生的壓力信號后停止計時以生成計時時間；步驟108、比較器當判斷出計時時間大于設(shè)定時間后向控制器發(fā)送重新加載信號以控制控制器向變頻器重新發(fā)送第一風力載荷信號，并向液壓加載裝置重新發(fā)送第二風力載荷信號。圖6為本發(fā)明又一實施例所提供的風電機組主軸軸承測試方法的流程圖，如圖6所示，在上述實施例的基礎(chǔ)上，進一步的，該測試方法在步驟101之前還包括:步驟100、通過上位機控制控制器產(chǎn)生向電壓控制開關(guān)發(fā)送的開關(guān)控制信號，并設(shè)定各工況下的第一風力載荷和第二風力載荷的參數(shù)值，并發(fā)送給所述控制器，以控制控制器產(chǎn)生向變頻器發(fā)送的第一風力載荷信號和向液壓加載裝置發(fā)送的第二風力載荷信號。在對軸承進行測試過程中，為更加精確的獲知軸承各項性能，例如，軸承運行時的變形情況、振動情況、溫度情況等，該方法還可以包括:步驟109、通過變形傳感器檢測待測主軸軸承轉(zhuǎn)動過程中的變形量并顯示；步驟110、通過振動傳感器檢測待測主軸軸承轉(zhuǎn)動過程中的振動量以產(chǎn)生振動信號;步驟111、通過扭矩儀檢測待測主軸軸承轉(zhuǎn)動過程中的扭矩值并顯示；和/ 或
步驟112、通過溫度傳感器檢測待測主軸軸承轉(zhuǎn)動過程中的溫度值并顯示。上述的步驟109至112并不包含任何的時序關(guān)系，各步驟可能同時執(zhí)行，也可順序執(zhí)行，也可按任意的順序執(zhí)行。并且，該測試方法中還可以包括:步驟113、通過數(shù)采裝置對接收到的變形量、振動量、扭矩值和/或溫度值進行標準化數(shù)據(jù)處理后傳送給顯示終端進行顯示。上述的測試方法，在對軸承進行測試過程中，進一步的對軸承的變形、振動、扭矩和溫度情況進行檢測，以精確的掌握軸承運行時各項性能。最后應說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種風電機組主軸軸承測試系統(tǒng)，其特征在于，包括: 控制器，所述控制器分別與變頻器、液壓加載裝置和電壓控制開關(guān)相連，用于向變頻器發(fā)送第一風力載荷信號，向液壓加載裝置發(fā)送第二風力載荷信號，并向電壓控制開關(guān)發(fā)送開關(guān)控制信號； 電壓控制開關(guān)，與驅(qū)動電壓源相連，用于根據(jù)所述開關(guān)控制信號接通驅(qū)動電壓源與變頻器的連接； 變頻器，分別與驅(qū)動電壓源和驅(qū)動電機相連，用于根據(jù)所述第一風力載荷信號調(diào)節(jié)自驅(qū)動電壓源接入的驅(qū)動電壓以輸出對驅(qū)動電機的控制信號； 驅(qū)動電機，所述驅(qū)動電機的輸出軸與待測主軸軸承相連，用于根據(jù)所述控制信號產(chǎn)生對待測主軸軸承的轉(zhuǎn)矩； 液壓加載裝置，與待測主軸軸承相連，用于根據(jù)所述第二風力載荷信號對待測主軸軸承施加載荷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風電機組主軸軸承測試系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 壓力傳感器，與所述液壓加載裝置中的液壓缸相連，用于檢測液壓缸產(chǎn)生的壓力以產(chǎn)生壓力信號； 計時器，分別與所述壓力傳感器與所述控制器相連，用于在接收到所述控制器產(chǎn)生第二風力載荷信號時開始計時，并在接收到壓力傳感器產(chǎn)生的所述壓力信號后停止計時以生成計時時間； 比較器，分別與所述控制器和計時器相連，用于當判斷出所述計時時間大于設(shè)定時間后向所述控制器發(fā)送重新加載信號，以控制所述控制器向變頻器重新發(fā)送第一風力載荷信號，并向液壓加載裝置重 新發(fā)送第二風力載荷信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風電機組主軸軸承測試系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 上位機，與所述控制器相連，用于控制所述控制器產(chǎn)生向電壓控制開關(guān)發(fā)送的開關(guān)控制信號，并設(shè)定各工況下的第一風力載荷和第二風力載荷的參數(shù)值并發(fā)送給所述控制器，以控制所述控制器產(chǎn)生向變頻器發(fā)送的第一風力載荷信號和向液壓加載裝置發(fā)送的第二風力載荷信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風電機組主軸軸承測試系統(tǒng)，其特征在于:所述測試系統(tǒng)還包括變形傳感器、振動傳感器、扭矩儀和溫度傳感器中的一個或多個，其中， 變形傳感器，與待測主軸軸承相連，用于檢測待測主軸軸承轉(zhuǎn)動過程中的變形量并顯示； 振動傳感器，與待測主軸軸承相連，用于檢測待測主軸軸承轉(zhuǎn)動過程中的振動量并顯示； 扭矩儀，與待測主軸軸承相連，用于檢測待測主軸軸承轉(zhuǎn)動過程中的扭矩值并顯示； 溫度傳感器，與待測主軸軸承相連，用于檢測待測主軸軸承轉(zhuǎn)動過程中的溫度值并顯/Jn ο
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風電機組主軸軸承測試系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 數(shù)采裝置，分別與所述變形傳感器、振動傳感器、扭矩儀和/或溫度傳感器相連，用于對接收到的所述變形量、振動量、扭矩值和/或溫度值進行標準化數(shù)據(jù)處理后傳送給顯示終端進行顯示。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風電機組主軸軸承測試系統(tǒng)，其特征在于: 所述電壓控制開關(guān)為一接觸器，所述接觸器的輸入端與所述控制器相連，所述繼電器的輸出端常開觸點與所述驅(qū)動電壓源相連。
7.一種風電機組主軸軸承測試方法，其特征在于，該方法包括: 通過控制器向變頻器發(fā)送第一風力載荷信號，向液壓加載裝置發(fā)送第二風力載荷信號，并向電壓控制開關(guān)發(fā)送開關(guān)控制信號； 電壓控制 開關(guān)根據(jù)所述開關(guān)控制信號接通驅(qū)動電壓源與變頻器的連接； 變頻器根據(jù)所述第一風力載荷信號調(diào)節(jié)自驅(qū)動電壓源接入的驅(qū)動電壓以輸出對驅(qū)動電機的控制信號； 驅(qū)動電機根據(jù)所述控制信號產(chǎn)生對待測主軸軸承的轉(zhuǎn)矩； 液壓加載裝置根據(jù)所述第二風力載荷信號對待測主軸軸承施加載荷。
8.根據(jù)要求7所述的風電機組主軸軸承測試方法，其特征在于，該方法還包括: 通過壓力傳感器檢測液壓加載裝置中的液壓缸產(chǎn)生的壓力，以產(chǎn)生壓力信號； 計時器在接收到控制器產(chǎn)生所述第二風力載荷信號時開始計時，并在接收到壓力傳感器產(chǎn)生的所述壓力信號后停止計時以生成計時時間； 當比較器判斷出所述計時時間大于設(shè)定時間后向控制器發(fā)送重新加載信號，以控制所述控制器向變頻器重新發(fā)送第一風力載荷信號，并向液壓加載裝置重新發(fā)送第二風力載荷信號。
9.根據(jù)要求7或8所述的風電機組主軸軸承測試方法，其特征在于，在通過控制器向變頻器發(fā)送第一風力載荷信號，向液壓加載裝置發(fā)送第二風力載荷信號，并向電壓控制開關(guān)發(fā)送開關(guān)控制信號之前還包括: 通過上位機控制控制器產(chǎn)生向電壓控制開關(guān)發(fā)送的開關(guān)控制信號，并設(shè)定各工況下的第一風力載荷和第二風力載荷的參數(shù)值，并發(fā)送給所述控制器，以控制所述控制器產(chǎn)生向變頻器發(fā)送的第一風力載荷信號和向液壓加載裝置發(fā)送的第二風力載荷信號。
10.根據(jù)要求7或8所述的風電機組主軸軸承測試方法，其特征在于，該方法還包括: 通過變形傳感器檢測待測主軸軸承轉(zhuǎn)動過程中的變形量并顯示； 通過振動傳感器檢測待測主軸軸承轉(zhuǎn)動過程中的振動量并顯示； 通過扭矩儀檢測待測主軸軸承轉(zhuǎn)動過程中的扭矩值并顯示； 和/或 通過溫度傳感器檢測待測主軸軸承轉(zhuǎn)動過程中的溫度值并顯示。
11.根據(jù)要求10所述的風電機組主軸軸承測試方法，其特征在于，該方法還包括: 通過數(shù)采裝置對接收到的所述變形量、振動量、扭矩值和/或溫度值進行標準化數(shù)據(jù)處理后傳送給顯示終端進行顯示。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種風電機組主軸軸承測試系統(tǒng)和測試方法，該測試系統(tǒng)包括控制器、電壓控制開關(guān)、變頻器、驅(qū)動電機和液壓加載裝置，其中，控制器分別與變頻器、液壓加載裝置和電壓控制開關(guān)相連；電壓控制開關(guān)與驅(qū)動電壓源相連；變頻器分別與驅(qū)動電壓源和驅(qū)動電機相連；驅(qū)動電機的輸出軸與待測主軸軸承相連；液壓加載裝置與待測主軸軸承相連。該測試系統(tǒng)和測試方法通過模擬軸承實際的運行環(huán)境以及其他風電設(shè)施對它的影響，在工作周期內(nèi)對軸承進行實際工況的模擬測試，實現(xiàn)風載的完全模擬，測試軸承在不同工況下運行時的性能，可滿足風電機組主軸軸承的性能測試需要。
文檔編號G01M13/04GK103091103SQ20111033261
公開日2013年5月8日 申請日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者王兆奎, 李文劍, 馬文勇, 辛理夫, 李磊 申請人:華銳風電科技(集團)股份有限公司