[发明专利]轴电流对风力发电机组轴承性能退化影响的模拟平台

说明书

一种轴电流对风力发电机组轴承性能退化影响的模拟平台，下底板上安装固定直流无刷电机，上底板上安装固定永磁风力发电机，直流无刷电机和永磁风力发电机通过皮带和皮带轮传动，电刷与皮带轮和永磁风力发电机中间的轴相接触，电机调速装置在直流无刷电机右侧，电机控制器固定在下底座上，电机调速装置上，单片机与电机控制器的PWM信号接收模块相连，永磁风力发电机的输出端与电能消耗装置连接，信号采集系统由传感器和用数据采集卡组成；外接电源经电刷、轴、轴承和永磁风力发电机构成回路。本发明研究由轴电流原因引起的风力发电机组轴承故障，进而导致轴承性能衰退直至失效的轴承性能退化过程。

技术领域

本发明涉及风力发电机组轴承，尤其是永磁风力发电机组轴承，涉及一种轴电流对风力发电机组轴承性能退化影响的模拟平台。

背景技术

近年来，随着我国风力发电机组的装机容量快速增长，风力发电机组的维护问题日益突出。风力发电机组通常安装在交通不便、环境恶劣的远郊或沿海地区，且机舱通常远离地面，发电机组一旦出现故障，会导致整个机组停机，由此将导致巨大的经济损失和昂贵的维修成本。轴承是风力发电机组中的一个关键的零部件，很多风力发电机组的故障是由轴承故障引起的，因此有必要对风力发电机组中轴承发生故障的原因、机理、性能衰退过程等进行研究。当前，对风力发电机组中轴承故障的研究主要是从载荷过大、润滑不良等方面的原因引起的轴承发生疲劳磨损进而导致其性能衰退的方面展开的。由于接地不良、绝缘老化、变流技术的广泛应用等原因，在风力发电机组中容易有轴电流产生，从而引发轴承故障，进而导致轴承的失效。

发明内容

为了研究由轴电流引起的风力发电机组轴承故障，本发明提供一个轴电流对风力发电机组轴承性能退化影响的模拟平台，研究由轴电流原因引起的风力发电机组轴承故障，进而导致轴承性能衰退直至失效的轴承性能退化过程。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种轴电流对风力发电机组轴承性能退化影响的模拟平台，包括可升降机座、直流无刷电机、永磁风力发电机、皮带、皮带轮、电刷、电机调速装置、直流电源、外接电源、电能消耗装置和信号采集系统，所述可升降机座包括下底板、螺纹杆、螺纹套筒和上底板，所述下底板上安装固定所述直流无刷电机，所述上底板上安装固定所述永磁风力发电机，所述直流无刷电机和所述永磁风力发电机通过所述皮带和所述皮带轮传动，所述电刷与所述皮带轮和所述永磁风力发电机中间的轴相接触，所述电机调速装置在所述直流无刷电机右侧，所述电机调速装置包括电机控制器和单片机，所述电机控制器固定在所述下底座上，所述单片机与所述电机控制器的PWM信号接收模块相连，所述永磁风力发电机的输出端与所述电能消耗装置连接，所述信号采集系统由用于采集永磁风力发电机的振动和电流信号的传感器和用于接收所述传感器采集到的信号的数据采集卡组成；所述外接电源经所述电刷、所述轴、所述轴承和所述永磁风力发电机构成回路。

本发明中，电流从所述外接电源流出经过保护电阻，所述电刷，所述轴，所述轴承，所述永磁风力发电机构成回路，由于其他部分的绝缘与断路，故所述回路唯一，所述回路中电流经过所述轴承后对所述轴承造成故障进而引发其性能退化，以此模拟风力发电机轴承由轴电流原因引起的轴承失效。

进一步，所述直流无刷电机由所述电机调速装置控制，所述电机调速装置由所述单片机控制，所述单片机在烧写进的程序控制下输出占空比动态变化的PWM波，所述PWM波决定所述直流无刷电机的转速。

再进一步，所述传感器包括振动传感器和电流探头，所述振动传感器安装固定在绝缘垫片上，所述绝缘垫片固定在所述永磁风力发电机上，所述电流探头夹在所述永磁风力发电机的一相输出上。

更进一步，所述电能消耗装置包括整流器和水泥电阻，所述永磁风力发电机的输出端、整流器和水泥电路构成消耗回路。所述整流器将所述永磁风力发电机产生的交流电转化为直流电，所述直流电流过所述水泥电阻后，电能以热能的形式消耗。