[发明专利]包括传动系统、齿轮箱和发电机的旋转机械的损害和剩余使用寿命的确定

说明书

包括传动系统、齿轮箱和发电机的旋转机械的损害和剩余使用寿命的确定。一种用于预测风力或水力涡轮机或其组件的剩余使用寿命的方法在步骤(116)确定针对涡轮机或组件的损害并且在步骤(118)将其与在步骤(114)所获得的预设损害极限值进行比较。该方法提供了一个简单方式以估计剩余使用寿命，为涡轮机操作者给出对管理下的涡轮机或发电厂的状态的指示。

本申请是申请日为2012年5月21日、发明名称为“包括传动系统、齿轮箱和发电机的旋转机械的损害和剩余使用寿命的确定”的进入中国国家阶段的发明专利申请第201280024307.4号的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于确定包括传动系统、齿轮箱以及发电机的旋转机械的损害和剩余使用寿命的方法。特别地，涉及用于确定风力和水力涡轮机及其组件的剩余使用寿命并使用这些数据来操作和管理涡轮机装置的方法。该方法涉及针对该机械的累积损害并将其与预设损害极限值比较。这里损害是该传动系统、齿轮箱或发电机的机械或电子组件的恶化状态的测量。一旦组件达到了100％损害，该组件已经故障并且不再适合于使用。例如轴承滚道上的大范围剥落、齿轮齿开裂或者短路的绕组将需要更换损害了的组件。一旦累积的损害被计算出来，可以将其与预设损害极限值相比较并且能够估计出剩余使用寿命。

背景技术

虽然风力涡轮机齿轮箱的设计寿命通常超过20年，然而风力涡轮机齿轮箱在四到五年内发生故障并不鲜见。这是因为损害演进计算程序是基于假定的运行配置，而在运行中，实际的配置可能非常不同。

监测与风力或水力涡轮机或其组件相关的运行参数，并确定何时这些参数移到操作窗口外，可能表明需要某种维护或调查。被监测的运行参数可以包括润滑温度、润滑磨屑、振动以及功率输出。

振动通常由状态监测系统所测量。一般来说，相比基准的大的振动表示损害。

振动分析通常依赖于由传感器所提供的测量超过预定的阈值，如果阈值被设置得太低其容易出现假警报。阈值水平不一定是恒定的并可能会随频率(及因此的速度)发生变化。冲击和外来振动的存在意味着该阈值水平必须被设置得足够高以最小化假警报的风险。此外，该阈值必须足够高以避免传感器性能由在其生命周期内可能发生的“蠕变(creep)”所造成的任何负面影响。此外，与故障或损害相关的振动和那些不表明故障或损害的振动之间没有区别。

在运行期间发展的诸如转子的不平衡之类的故障可以在轴承上产生负荷，超过预期的负荷导致其设计寿命的减少。早期故障，诸如不平衡，可以从振动特征的分析中被检测到。这给出了不平衡的幅值，并且由不平衡导致的激振力是不平衡的幅值和速度的平方的函数。由故障导致的激振力因而可以从现场工作状态被计算并被用来计算单个组件的负载。与假定的运行配置的偏差可以通过使用通用风力模拟模型来确定涡轮机轴的负载而解决，其允许单独的组件基于现场工作状态的负载被计算。结合这些给出在每个组件中的总负载，其可以被用来评估单独的组件的损害和齿轮箱的损害。

然而，风力模拟模型中的缺点意味着在涡轮机轴的负载可能并不可靠或准确地被确定。

发明内容

根据第一个方面，本发明提供了一种用于确定一个或多个旋转机械或其组件的损害的方法，该方法包括步骤：提供与一个或多个工作状态相关的数据；提供与该一个或多个工作状态相关的一个或多个损害系数；以及根据该一个或多个工作状态和该一个或多个损害系数计算该损害。

优选地，该旋转机械包括传动系统、发电机、齿轮箱、风力涡轮机或水力涡轮机。

优选地，该损害是损害，包括附加步骤：计算在所有工作状态期间针对每个工作状态的该损害的和。

优选地，该提供一个或多个损害系数的步骤包括步骤：确定在额定工作状态下和在相同期间的该一个或多个工作状态下的损害；以及根据该在额定状态下的该损害和在该一个或多个工作状态下的该损害计算该一个或多个损害系数。