CN102478459B - 发电机轴承故障监测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明关于一种发电机轴承故障监测方法，该方法包括以下步骤：提供一发电机，该发电机包括一转子与定子；在发电机的转子与定子其中之一上安设一测量部件，另一个上装设一电涡流传感器，测量部件与电涡流传感器在转子旋转过程中可相互正对；电涡流传感器根据其与测量部件之间的距离变化产生不同的电涡流输出信号；根据输出信号监测转子与定子之间的位置关系从而确定轴承的运行状况。本发明另提供一种实现上述方法的监测装置。通过本发明，可有效且精准地监测发电机轴承的运行状况。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种用于发电机轴承故障监测方法与装置。
【背景技术】
发电机由定子、转子、轴承等主要部件组成，属旋转类机械设备，轴承(尤其是前轴承)是易损部件，运行过程中需要采用一定的监测手段来掌握轴承的状态，从而确保发电机组的安全运行。
目前业界普遍采用普通旋转机械惯用的加速度(或速度)传感器测量振动的方法来识别风力发电机的轴承故障。但是，诸如风力发电机等，虽属旋转机械，但其低速、重载的特点又与普通旋转机械有着明显的差异，振动与冲击已不是其运行故障的主要特征，因而采用加速度、速度传感器来测量和分析轴承故障是非常困难的效果很不理想，或者监测结果不能精准反映轴承运行状况。
鉴于此，本发明即提供一种用于发电机轴承故障监测方法与装置来解决上述问题。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题在于提供一种能够精确监测发电机运行过程中轴承是否正常的发电机轴承故障监测方法与装置。
本发明通过这样的技术方案解决上述的技术问题：
提供一种发电机轴承故障监测方法，该方法包括以下步骤：提供一发电机，该发电机包括一转子与定子；在发电机的转子与定子其中之一上安设一测量部件，另一个上装设一电涡流传感器，测量部件与电涡流传感器在转子旋转过程中可相互正对；电涡流传感器根据其与测量部件之间的距离的变化产生不同的电涡流输出信号；根据输出信号监测转子与定子之间的位置关系从而确定轴承的运行状况。
作为一种改进，电涡流传感器根据其与测量部件之间的距离的变化产生不同的电涡流输出信号后，电涡流输出信号被进行信号调理。
作为一种改进，电涡流传感器根据其与测量部件之间的距离的变化产生不同的电涡流输出信号后，电涡流输出信号被发送至信号处理器进行调理后保存至数据存储器。
作为一种改进，保存至存储器的信号利用在线方式进行采集。
作为一种改进，保存至存储器的信号利用巡检方式进行采集。
本发明另提供一种实现上述方法的发电机轴承故障监测装置，该装置包括：定子、转子、将转子支撑并提供旋转轴心的转轴以及支撑转轴的轴承、设置在定子与转子其中之一上的选定位置的测量部件以及另一上设置的可在旋转过程中正对测量部件的电涡流传感器。
作为一种改进，该装置还包括信号处理器用以处理电涡流传感器的输出信号。
作为一种改进，该装置还包括数据存储器用以保存电涡流传感器的输出信号。
作为一种改进，测量部件设有固定孔、径向微调机构以及角度微调机构。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点：可有效且精准地监测发电机轴承的运行情况。
【附图说明】
图1是本发明发电机轴承故障监测装置的示意图。
图2是本发明发电机轴承故障监测方法的流程框图。
图3是本发明发电机轴承故障监测装置的另一种构造示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。
一般来说，发电机，如风力发电机，定子与转子之间的位置(径向和轴向)是由轴承来固定的，发电机转速低、转子质量大，因而低速、重载是其主要运行特点，这一运行特点决定了振动、冲击信号特征必然不敏感，而位移信号，即转子与定子之间的相对位置变化是最敏感、最直接的特征参数。
本发明采用电涡流传感器测量转子与定子之间的相对位置，电涡流传感器输出动态电压和静态电压两种参数，动态电压表示的是轴承原件(滚动体、内外圈)点蚀、剥落造成的位置变化，反映的是轴承部件的早期故障(相对于风电来说)，而静态电压(即间隙电压)的变化趋势反映的是轴承部件的中、晚期故障，根据间隙变化的趋势，可准确判断轴承故障的严重程度。
本发明主要利用电涡流传感器监测及测量被测金属导体距探头表面的距离和相对面积，如，轴承的不正常运作、破裂或者磨损会导致定子与转子之间的相对距离以及相对面积发生变化，如轴的径向振动、振幅以及轴向位置。
电涡流传感器一般包括一设有线圈的探头，在探头头部的线圈中产生交变的磁场。当被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产生感应电流，与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部线圈方向相反的交变磁场，由于其反作用，使头部线圈高频电流的幅度和相位得到改变(线圈的有效阻抗)，这一变化与金属体磁导率、电导率、线圈的几何形状、几何尺寸、电流频率以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数有关。电涡流传感器输出信号的大小随探头到被测体表面之间的间距而变化，因而可以实现定子与转子只见位移变化的监测。
具体地，请参图1，本发明发电机轴承故障监测装置包括定子11、转子12、将转子12支撑并提供旋转轴心的转轴13以及支撑转轴13的轴承(未图示)，在定子11上相对转子12的选定位置设置一测量部件14，同时，在转子12上设置一可在旋转过程中正对测量部件14的电涡流传感器15。
在转子12旋转过程中，电涡流传感器15会周期性的正对测量部件14，如果轴承状况良好，则每次正对，电涡流传感器15与测量部件14之间的正对距离不会改变，且正对面积也不会改变，导致电涡流传感器15输出的电信号不会发生改变，但如果，轴承运作不正常，将导致电涡流传感器15与测量部件14之间的正对距离发生改变，或者正对面积发生改变，导致电涡流传感器15的输出信号发生变化，利用这些输出信号可随时监测轴承运行情况。
上述实施方式是将测量部件14装设在定子11上，而电涡流传感器15安设在转子12上，实际上，两者的位置可以相互对调，即，测量部件14装设在转子上，而电涡流传感器15安设在定子上。另外，测量部件14的曲率半径可根据转子或定子的具体尺寸和安装位置来定，并且其上可设置定位用的定位孔、径向微调机构以及角度微调机构等，用来微调其在转子或定子上的位置，进一步调整其与电涡流传感器的相对位置。
本发明发电机轴承故障方法，包括如下步骤：
提供一发电机，该发电机包括一转子与定子；
在发电机的转子与定子其中之一上安设一测量部件，另一个上装设一电涡流传感器，测量部件与电涡流传感器在转子旋转过程中可相互正对；
电涡流传感器根据其与测量部件之间的距离的变化产生不同的电涡流输出信号；
根据输出信号监测转子与定子之间的位置关系从而确定轴承的运行状况。
请参图2，简单来说，本发明的监测方法为，电涡流传感器与测量部件交互产生输出信号，输出信号被放大或调理后，被保存至数据存储器以便采集，采集后数据发送至服务器。而数据采集的方式可以利用在线采集与巡检采集，其中在线采集可利用有线网络传输或者无线网络传输，可实现实时数据采集，而巡检采集则是定期采集。
利用本发明的监测装置及方法，可有效并精准测量发电机轴承的运行情况。
作为一种具体的应用，本发明所揭示的检测装置和方法，可以应用于风力发电机上，风力发电机的转子一般为风轮带动的外壳，定子位于内部，这时，测量部件与电涡流传感器的位置可选择安放，一般要求垂直位置放置，如图3所示，其他结构及配合关系不变的情况下，即测量部件14位于电涡流传感器15的正上方。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
Claims (9)
1.一种发电机轴承故障监测方法，其特征在于，用于监测低速重载的发电机的滚动轴承，该方法包括以下步骤：
提供一发电机，该发电机包括一转子与定子；
在发电机的转子与定子其中之一上安设一测量部件，另一个上装设一电涡流传感器，测量部件与电涡流传感器在转子旋转过程中可相互正对；
电涡流传感器根据其与测量部件之间的距离的变化产生不同的电涡流输出信号；
根据输出信号监测转子与定子之间的位置关系从而确定轴承的运行状况。
2.根据权利要求1所述的发电机轴承故障监测方法，其特征在于：电涡流传感器根据其与测量部件之间的距离的变化产生不同的电涡流输出信号后，电涡流输出信号被进行信号调理。
3.根据权利要求2所述的发电机轴承故障监测方法，其特征在于：电涡流传感器根据其与测量部件之间的距离的变化产生不同的电涡流输出信号后，电涡流输出信号被发送至信号处理器进行调理后保存至数据存储器。
4.根据权利要求3所述的发电机轴承故障监测方法，其特征在于：保存至存储器的信号利用在线方式进行采集。
5.根据权利要求3所述的发电机轴承故障监测方法，其特征在于：保存至存储器的信号利用巡检方式进行采集。
6.一种实现如权利要求1所述方法的发电机轴承故障监测装置，其特征在于，用于监测低速重载的发电机的滚动轴承，该装置包括：定子、转子、将转子支撑并提供旋转轴心的转轴以及支撑转轴的轴承、设置在定子与转子其中之一上的选定位置的测量部件以及另一上设置的可在旋转过程中正对测量部件的电涡流传感器。
7.根据权利要求6所述的发电机轴承故障监测装置，其特征在于，该装置还包括信号处理器用以处理电涡流传感器的输出信号。
8.根据权利要求6所述的发电机轴承故障监测装置，其特征在于，该装置还包括数据存储器用以保存电涡流传感器的输出信号。
9.根据权利要求6所述的发电机轴承故障监测装置，其特征在于，测量部件设有固定孔、径向微调机构以及角度微调机构。
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