[发明专利]一种风电齿轮箱故障等级评价方法

说明书

本发明提供了一种风电齿轮箱故障等级评价方法，根据齿轮油中磨粒的尺寸、数量和累积速率判断齿轮箱故障程度；首先利用现有的在线磨粒监测传感器实时显示齿轮油中磨粒的尺寸、数量和累积速率；其次，计算齿轮箱故障等级值；最后，根据计算的故障等级值判断齿轮箱故障程度。本发明所述的风电齿轮箱故障等级评价方法可以通过监测齿轮箱油液中磨损颗粒的累积情况，根据这些颗粒所携带的信息判断齿轮箱的运行状况，对齿轮箱故障程度做出智能判断，减少停机或故障造成的损失；本发明工作效率高，自动化程度高，提高了故障判断准确度。

技术领域

本发明属于风电齿轮箱运维领域，尤其是涉及一种风电齿轮箱故障等级评价方法。

背景技术

随着环境的污染和能源的短缺，世界各国越来越重视可再生能源的开发与利用。风能是一种环保、清洁的可再生能源，近年来得到大力发展，2015年上半年，我国风力发电行业企业数量达到739家，全国累计安装风机机组9.3万台，累计装机容量1.45亿千瓦。2016年，中国风电新增装机量2337万千瓦，累计装机容量1.69亿千瓦，其中，海上风机新增装机量59万千瓦，累积装机容量163万千瓦。

长期处于恶劣的工作环境下，使得风机的损坏率高达40％至50％，风机发生故障的主要部位是齿轮箱，齿轮箱一旦发生故障，将会造成严重的经济损失。通常，齿轮箱发生故障的原因主要有三个：(1)设计生产上的缺陷；(2)齿轮箱震动故障；(3)齿轮箱润滑不良造成轴承、齿面的过早磨损。在齿轮的运转过程中，齿面啮合所承受的载荷不均匀以及齿轮啮入、啮出产生的冲击均易引起齿轮表面的磨损、点蚀、胶合，严重时甚至造成断齿。齿面的磨损、点蚀等均可产生磨粒，磨粒是反映齿轮箱故障程度的重要指标。实践证明，当齿轮箱中油液磨粒数量迅速增加时，往往意味着油膜间隙遭到了破坏，齿轮箱可能将发生破坏。通过对风电齿轮箱润滑油中的磨粒进行监测可以及时获得齿轮和轴承表面的磨损程度，判断设备的损坏情况。

目前，风电齿轮箱润滑油中磨损颗粒的检测主要通过离线检测和在线监测技术，离线检测周期长，不能实时反映齿轮箱磨损颗粒产生的情况。在线监测能够实时监测润滑油中所含磨损颗粒的信息，如颗粒尺寸、数量、累积速度，同时提供预警功能。磨损颗粒在线监测技术是利用油品中磨粒具有的铁磁性质，当磨粒进入传感器的磁性待检区时，会对磁场产生扰动，引起与磨粒数量相关的磁通量或磁力线发生改变，通过标定进而检测出磨粒的尺寸、数量和累计速度。虽然在线监测传感器可以监测磨粒的具体情况并提供预警功能，但它尚不能有效判断齿轮箱的故障程度，不能对齿轮箱的故障等级做出智能判断，因此研究风电齿轮箱故障等级预测模型具有重要的现实意义。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种风电齿轮箱故障等级评价方法，基于该模型可以直观地判断风电齿轮箱的故障等级，指导风电齿轮箱的运行和维护。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种风电齿轮箱故障等级评价方法，根据齿轮油中磨粒的尺寸、数量和累积速率判断齿轮箱故障程度。

进一步的，具体包括如下步骤：

(1)利用现有的在线磨粒监测传感器采集齿轮油中磨粒的尺寸、数量和累积速率；

(2)计算齿轮箱故障等级值f；

(3)根据计算的故障等级值f判断齿轮箱故障程度。

进一步的，所述步骤(2)利用下述公式计算齿轮箱故障等级值f：

f＝f(a)+f(b)

其中

其中

其中i＝1代表颗粒尺寸在0～60μm区间；