[发明专利]用于监测风力涡轮机的机械传动装置中的旋转部件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于监测风力涡轮机的机械传动装置中旋转部件的方法，以及涉及一种用于监测风力涡轮机的机械传动装置中旋转部件的系统。

背景技术

“旋转部件”特别地应该理解为：

-风力涡轮机的轴系，

-支承轴系的轴承，

-风力涡轮机的增速齿轮的齿轮组中的齿轮，

-风力涡轮机的发动机的转子/定子杆。

特别地，监测旋转部件的目的是为了检测这些旋转部件的缺陷，在对风力涡轮机管理维护和供货服务时监测旋转部件是重要的问题。

现有技术已知的实践是在待监测的旋转部件的壳体上安装加速度仪以获得具有恒定时间步长的振动的测量结果，所述振动由缺陷引发并且通过壳体经实体路径传递给加速度仪。待监测的旋转部件的缺陷产生周期性激励，激励出现的频率直接取决于旋转部件的角速度。此外，过滤这些缺陷的实体路径受众多参数的影响，所述参数包括施加于旋转部件的扭矩。

仅在风力涡轮机运行条件稳定时采集与时间相关的测量结果，特别地，对于足够长的采集期间，旋转部件的角速度必须保持在预定的采集窗口，采集窗口被预先确定以使：

-周期性激励不扩展到过宽的频带，频带的宽度取决于旋转部件的角速度，

-采集期间足够长以获得缺陷发展趋势的可靠的统计学估计。

应该注意的是，不可能去比较从不同采集窗口获得的观察结果。

因为风力涡轮机的运行条件是靠风，所以风力涡轮机运行的稳定性极其受到自然条件的限制，因此也很难控制。换句话说，施加到旋转部件上的扭矩以及旋转部件的角速度这些条件通常不固定。

此外，当要监测风力涡轮机的增速齿轮时，就要监测大量的频率，从一个到另一个，相距很远。

与时间相关的测量采集则需要：

-高采样频率以用于最快周期性激励，

-高频分辨率以用于最慢周期性激励并用于区分出现频率很近的周期性激励。

从加速度仪获得的振动信号是周期性激励的卷积，所述周期性激励由待监测的旋转部件通过壳体的传递作用产生。如今，壳体的传递作用对安装条件极其敏感。因此，对于两种不同安装条件的壳体，具有相同缺陷的同一部件以及具有同样运转速度的风力涡轮机，其监测结果明显不同。而且，旋转部件角速度的改变意味着周期性激励出现频率的位置的改变，也因此意味着加速度仪测量水平的修订。

另外，这种与时间相关的测量采集并不能检测到出现在风力涡轮机速度过渡时（例如当风力涡轮机启动或停止时）的缺陷。在实践中，如前面所描述的，与时间相关的测量采集必须在风力涡轮机运转稳定时进行，速度过渡期本身是不稳定的。

再者，将周期性激励向加速度仪传动的实体路径的阻尼不允许用单个加速度仪对整个轴系进行监测。特别地，通常的做法是用大约十个加速度仪进行监测整个轴系，这导致了高维护成本以及在管理待存储和处理的信号方面也存在困难。

发明内容

本发明的目的是解决前面提到的所有或部分缺陷，本发明涉及一种用于监测风力涡轮机的机械传动装置中的旋转部件的方法，该方法是值得关注的，其包括如下步骤：

-a）确定采集期间内表示旋转部件瞬时角速度的信号，

-b）以恒定角距对表示瞬时角速度的信号采样确定的样本数，

-c）对步骤b）采样的表示角速度的信号进行离散傅里叶变换计算，以获得表示角速度的信号的阶频谱（spectre d’ordre），

-d）基于表示角速度的信号的阶频谱检测旋转部件出现缺陷的基本频率。

因此，如此的监测方法使得能够基于表示角速度信号的阶频谱利用称之为特征频率的缺陷的出现频率来检测旋转部件的缺陷。

缺陷的特征频率通常通过初步的分析而得到，特别是通过旋转部件的几何分析而获得。

由于出现的基本频率或许不同于特征频率，这种监测方法使得能够基于特征频率附近的阶频谱来检测出现的基本频率。

之后，监测就容易获得了，例如通过跟踪出现的基本频率的阶频谱的振幅而获得。

这样的监测方法使用以恒定角距采样的表示瞬时角速度的信号，使得能够对施加到旋转部件上的扭矩的状态缺陷以及旋转部件的角速度的状态（其是不固定的以适应风力涡轮机的过渡速度）缺陷进行检测，使用传统的加速度仪和时间相关采集系统对于进行振动监测是不可能的。

根据一个实施方式，角速度信号的阶频谱呈现宽带型的频率分量，以及计算设备配置成将开窗口(w(i))应用到采样的表示角速度(ω(i))的信号，所述开窗口配置成去除宽带型的频率分量。