专利名称：风电机组主轴轴承测试系统和测试方法
技术领域：
本发明涉及风力发电技术，特别地涉及一种风电机组主轴轴承测试系统和测试方法。
背景技术：
在风力发电中，机组主轴轴承是风力发电机组的重要组成部分，主轴轴承设置于风机的轮毂与齿轮箱之间，其负担着吸收风载带来的各向力及倾覆力矩，同时还要把扭矩传递到齿轮箱，因此，主轴轴承的运行环境恶劣，要求主轴轴承具有较高的质量可靠性，并且风电行业要求主轴轴承的使用寿命不少于20年。目前，轴承行业对风电用主轴轴承特别是大功率的主轴轴承，尚没有相应的检测试验技术，对于主轴轴承的质量测试，是由主轴轴承的生产厂家进行测试。该种测试只是按照通常对轴承承受的扭矩、转速等的要求进行检测，并没有考虑轴承实际的运行环境以及其他风电设施对轴承的影响，不利于大功率主轴轴承的质量保证。
发明内容
本发明提供一种风电机组主轴轴承测试系统，以满足风电机组对主轴轴承性能的测试需要。本发明一方面提供了一种风电机组主轴轴承测试系统，包括:控制器，所述控制器分别与变频器、液压加载装置和电压控制开关相连，用于向变频器发送第一风力载荷信号，向液压加载装置发送第二风力载荷信号，并向电压控制开关发送开关控制信号；电压控制开关，与驱动电压源相连，用于根据所述开关控制信号接通驱动电压源与变频器的连接；变频器，分别与驱动电压源和驱动电机相连，用于根据所述第一风力载荷信号调节自驱动电压源接入的驱动电压以输出对驱动电机的控制信号；驱动电机，所述驱动电机的输出轴与待测主轴轴承相连，用于根据所述控制信号产生对待测主轴轴承的转矩；液压加载装置，与待测主轴轴承相连，用于根据所述第二风力载荷信号对待测主轴轴承施加载荷。本发明另一方面还提供了一种风电机组主轴轴承测试方法，该方法包括:通过控制器向变频器发送第一风力载荷信号，向液压加载装置发送第二风力载荷信号，并向电压控制开关发送开关控制信号；电压控制开关根据所述开关控制信号接通驱动电压源与变频器的连接；变频器根据所述第一风力载荷信号调节自驱动电压源接入的驱动电压以输出对驱动电机的控制信号；驱动电机根据所述控制信号产生对待测主轴轴承的转矩；
液压加载装置根据所述第二风力载荷信号对待测主轴轴承施加载荷。本发明提供的风电机组主轴轴承测试系统和测试方法，通过模拟轴承实际的运行环境以及其他风电设施对它的影响，在工作周期内对轴承进行实际工况的模拟测试，实现风载的完全模拟，测试轴承在不同工况下运行时的性能，可满足风电机组主轴轴承的性能测试需要。
图1为本发明实施例所提供的风电机组主轴轴承测试系统的方框图；图2为本发明另一实施例所提供的风电机组主轴轴承测试系统的方框图；图3为本发明又一实施例所提供的风电机组主轴轴承测试系统的方框图；图4为本发明实施例所提供的风电机组主轴轴承测试方法的流程图；图5为本发明另一实施例所提供的风电机组主轴轴承测试方法的流程图；图6为本发明又一实施例所提供的风电机组主轴轴承测试方法的流程图；图7为本发明实施例所提供的风电机组主轴轴承测试系统中液压加载装置的简要结构示意图；图8为图7沿A方向的视图。
具体实施例方式风力发电机组中的主轴轴承是风力发电机组的重要组成部分，主轴轴承设置于风机的轮毂与齿轮箱之间，叶片安装于轮毂上，主轴一端通过轴承与轮毂相连，主轴另一端与齿轮箱相连，主轴轴承负担着吸收风载带来的各向力及倾覆力矩，同时还要把扭矩传递到齿轮箱,主轴轴承的运行环境恶劣，因此,要求主轴轴承具有较高的质量可靠性。为此,本发明实施例提供了一种风电机组主轴轴承测试系统，可模拟风机在真实环境的下运行时主轴轴承的运行情况，以对主轴轴承的性能进行测试。图1为本发明实施例所提供的风电机组主轴轴承测试系统的方框图，如图1所示，该测试系统包括控制器1、电压控制开关2、变频器3、驱动电机4和液压加载装置5。控制器I分别与变频器3、液压加载装置5和电压控制开关2相连，用于向变频器3发送第一风力载荷信号，向液压加载装置5发送第二风力载荷信号，并向电压控制开关2发送开关控制信号。控制器是该测试系统的控制元件，用于产生各种信号，控制器可选用可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,简称PLC)或者工业计算机等。电压控制开关2与驱动电压源6相连，用于根据开关控制信号接通驱动电压源6与变频器3的连接。该电压控制开关可以为多种形式，例如，可以为各种形式的接触器或者继电器，通过接触器或继电器的输入端接收开关控制信号，从而控制输出端触点闭合，接通驱动电压源与变频器的连接，给变频器提供驱动电压。变频器3分别与驱动电压源6和驱动电机4相连，用于根据第一风力载荷信号调节自驱动电压源6接入的驱动电压以输出对驱动电机4的控制信号。驱动电机4的输出轴与待测主轴轴承7相连，用于根据控制信号产生对待测主轴轴承7的转矩。液压加载装置5与待测主轴轴承7相连，用于根据第二风力载荷信号对待测主轴轴承7施加载荷。液压加载装置可根据第二风力载荷信号对待测主轴轴承施加载荷，通过液压加载装置中的液压缸产生的压力向轴承施加载荷力或相应力矩。下面首先对主轴轴承(以下简称轴承)运行过程中受到的各种力和力矩进行分析，在此基础上进一步的对该测试系统的工作原理进行解释。对轴承受力分析过程中，建立一三维坐标系，该三维坐标系中，以轴承的中心为原点，X轴的正方向为轴承中心轴线向齿轮箱侧延伸的方向，z轴的正方向为重力方向，y轴的正方向根据右手定则确定。在风电机组中，叶片安装于轮毂上，当风吹向叶片式时，叶片上产生气动力而转动，通过叶片转动带动轮毂上轴承转动。在此，用Fx代表某一工况下风对叶片的作用而传递到轴承轴向的力的分量，沿X轴的正方向；用Fy代表某一工况下风对叶片的作用而传递到轴承径向的力的分量，沿y轴的正方向；用Fz代表某一工况下风对叶片的作用而传递到轴承z轴方向的力的分量，沿z轴正方向。用Mx代表风对叶片的作用产生的倾覆力矩而传递到轴承轴向的力矩的分量，沿X轴的正方向；用My代表某一工况下风对叶片的作用而产生的倾覆力矩而传递到轴承径向的力矩的分量，沿I轴的正方向；用Mz代表某一工况下因齿轮箱的重力作用对轴承产生的力矩，沿z轴正方向。在利用该测试系统对轴承进行测试时，可将轴承的外圈固定于轴承支架上，轴承内圈通过过盈配合与一传动轴一端相连，将该传动轴另一端通过联轴器与驱动电机的输出轴相连，并通过液压加载装置向轴承的各个方向施加相应的力和力矩。通过控制器向变频器发送第一风力载荷信号，该第一风力载荷信号为代表X轴正方向的力矩分量的信号，为代表Mx大小的模拟信号；同时向电压控制开关发送开关控制信号，该开关控制信号为电压或电流模拟信号；并且，向液压加载装置发送第二风力载荷信号，该第二风力载荷信号为代表包括X轴、y和z轴正方向的力的分量及y轴和z轴正方向的力矩分量的信号，为代表包括Fx、Fy、Fz、My、Mz的大小的模拟信号。电压控制开关根据接收到的开关控制信号接通驱动电压源与变频器的连接，将驱动电压接入变频器，变频器根据第一风力载荷信号调节驱动电压的大小，输出控制信号，该控制信号为一定幅值和频率的电压信号，变频器将该电压信号发送给驱动电机，驱动电机根据该电压信号使输出轴转动，由输出轴通过联轴器带动传动轴转动，传动轴以一定的转速转动，而传动轴的另一端带动轴承转动，从而模拟某一工况下与轴承相连的主轴的转速。与此同时，液压加载装置根据接收到的该第二风力载荷信号向X轴、y轴、z轴三个不同方向施加载荷力Fx、Fy和Fz，并向y轴和z轴两个方向施加载荷力矩My和Mz，以模拟某一工况下轴承运行时，因风对叶片的作用传递到轴承而使轴承承受的力与力矩和因齿轮箱的重力作用对轴承产生的力矩。下面结合图7和图8简要介绍该液压加载装置的具体结构和施加载荷的方法。图7为本发明实施例所提供的风电机组主轴轴承测试系统中液压加载装置的简要结构示意图，图8为图7沿A方向的视图，如图7和图8所示，该液压加载装置中设置有多个液压缸，分别为C1-C12，利用多个液压缸协同动作对轴承产生的压力而施加载荷力或相应力矩，模拟某一工况下轴承运行时，因风对叶片的作用传递到轴承而使轴承承受的力与力矩和因齿轮箱的重力作用对轴承产生的力矩。其中，C3、C4、C13和C14液压缸与Cl、C2、Cll、C12液压缸协同加载模拟轴承承受的z轴方向的力的分量Fz以及受到的y轴方向的力矩的分量My ；C7和C8液压缸与C9和ClO液压缸协同加载模拟轴承受到的I轴方向的力的分量Fy及受到z轴方向的力矩的分量Mz ；C5和C6液压缸协同加载模拟轴承受到的X轴方向的力的分量Fx。该液压加载装置可实现大范围、高精度的载荷的加载，液压缸中不同调压等级的减压阀并联组成多级压力调节回路，分别用于不同压力等级的工况测试，以提高向轴承施加载荷的压力调节精度。为适应不同功率等级的风电机组中主轴轴承的测试，液压缸Cl、C2、Cll和C12，C3、C4、C13和C14组合使用，在测试较大功率风电机组中的轴承时该8个液压缸同时参与工作，在测试较小功率风电机组中的轴承时，可去掉液压缸CU、C12、C13、C14。在上述的条件下，测试系统运转一定时间，该运转时间可以为一个工作周期，以对轴承进行测试，在该测试过程中，可通过人工观察轴承的运行情况，例如，通过观察轴承是否有漏油现象判断轴承密封是否良好，也可通过观察传动轴的振动和轴承相对传动轴的偏移情况对轴承的在某一工况下的性能进行评价。当然，除了通过人工进行观察外，在测试过程中，可通过各种测量仪器检测轴承的温度、传动轴的振动情况、轴承的变形情况等对轴承性能进行评价。并且，通过改变Mx的大小可产生不同的第一风力载荷信号，通过改变Fx、Fy、Fz、My、Mz的大小可产生不同的第二风力载荷信号。每次发送的代表Mx大小的第一风力载荷信号和代表FX、Fy、Fz、My、Mz大小的第二风力载荷信号为一组，每一组中的Mx、Fx、Fy、Fz、My、Mz为模拟某一工况下主轴轴承受到的各个方向的力和力矩，包括风对叶片的作用而传递到轴承上的各方向力、风对叶片产生的倾覆力矩而传递到轴承的力矩和因齿轮箱的重力作用对轴承产生的力矩等。变频器根据不同的第一风力载荷信号产生对驱动电机的不同控制信号，驱动电机根据不同控制信号向轴承输出不同转矩；并且，液压加载装置根据不同的第二风力载荷信号向轴承施加相应载荷，可使待测轴承在不同的工况下运行，以测试轴承在不同工况下运行时的性能，例如，起机、正常运行、带载运行、停机等各工况下轴承的性能。由上述技术方案可知，该风电机组主轴轴承测试系统，通过模拟轴承实际的运行环境以及其他风电设施对它的影响，在工作周期内对轴承进行实际工况的模拟测试，实现风载的完全模拟，测试轴承在不同工况下运行时的性能，可满足风电机组主轴轴承的性能测试需要。图2为本发明另一实施例所提供的风电机组主轴轴承测试系统的方框图，如图2所示，在上述实施例的基础上，进一步的，该测试系统中还设置有压力传感器8、计时器9和比较器10。压力传感器8与液压加载装置5中的液压缸相连，用于检测液压缸产生的压力以产生压力信号。计时器9分别与压力传感器8和控制器I相连，用于在接收到控制器I产生第二风力载荷信号时开始计时，并在接收到压力传感器8产生的压力信号后停止计时以生成计时时间。比较器10分别与控制器I和计时器9相连，用于当判断出计时时间大于设定时间后向控制器I发送重新加载信号以控制控制器I向变频器3重新发送第一风力载荷信号，并向液压加载装置5重新发送第二风力载荷信号。采用该测试系统进行测试时，控制器每次发送的代表Mx大小的第一风力载荷信号和代表Fx、Fy、Fz、My、Mz大小的第二风力载荷信号为一组。该组信号中的第一风力载荷信号发送给变频器，变频器根据第一风力载荷信号调节对驱动电机的驱动电压，使驱动电机向轴承输出一定的转矩。自变频器接收到第一风力载荷信号到驱动电机向轴承输出转矩需要一个过程，该过程的间隔时间记为第一时间。该组信号中的第二风力载荷信号发送给液压加载装置，使液压加载装置向轴承施加一定的载荷。但是，由于液压加载装置从接收到第二风力载荷信号到根据该信号向轴承施加载荷需要一定的过程，也就是控制器发出第二风力载荷信号到液压加载装置向轴承施加载荷需要一定的间隔时间，而该间隔时间记为第二时间。由于上述的第一时间主要是电信号的传送过程，而第二时间中的液压加载装置从接受到第二风力载荷信号到液压缸向轴承施加载荷的过程包括电信号传送过程和机械传动过程，而机械传动所需的时间通常大于电信号的传送时间。因此，当变频器接收到第一加载信号产生对轴承的转矩，轴承在驱动电机的带动下已经运转时，而由于液压加载装置从接收到第二风力载荷信号到液压缸对轴承施加载荷该过程会相对延迟，液压加载装置会在轴承在驱动电机带动下运转后延迟一定时间向待测轴承施加载荷，但是，该延迟时间不能过长，由于变频器根据第一风力载荷信号调节对驱动电机的驱动电压，使驱动电机向轴承输出一定的转矩，轴承在驱动电机的带动下先运转，如果液压加载装置迟迟不能向待测轴承时间施加载荷，也就不能几乎同步向轴承施加载荷，而该载荷是用于模拟某一工况下轴承承受到的各个方向的力和力矩，包括Fx、Fy、Fz、My、Mz,此种情况下对于轴承的性能测试会存在偏差。因此，为避免此种情况，在液压加载装置的液压缸处设置压力传感器，当液压缸产生压力后发送信号给计时器，计时器从接收到第二风力载荷信号时开始计时，并在接收到压力信号后停止计时，计时器产生的计时时间即为第二时间，通过比较器将该第二时间与设定时间进行比较(设定时间为根据情况设置的合理延迟时间，该合理延迟时间通常为小于I秒时间值)，如果第二时间大于设定时间，比较器将产生重新加载信号，使控制器发送下一组的信号，也就是向变频器重新发送第一风力载荷信号，并向液压加载装置重新发送第二风力载荷信号，变频器、驱动电机和液压加载装置根据接受到的该重新发送的信号执行相应动作。图3为本发明又一实施例所提供的风电机组主轴轴承测试系统的方框图，如图3所示，在上述实施例的基础上，进一步的，该测试系统中还设置有上位机11，该上位机11与控制器I相连，用于控制控制器I产生向电压控制开关2发送的开关控制信号，并设定各工况下的第一风力载荷和第二风力载荷的参数值并分别发送给控制器1，以控制控制器I产生向变频器3发送的第一风力载荷信号和向液压加载装置发送的第二风力载荷信号。通过上位机的操作界面可设置第一风力载荷和第二风力载荷的参数值，可根据风机在不同工况下的运行情况设置不同的参数值，每一组参数值代表风机在某一种工况下的运行情况，例如，设定某一工况下的Fx、Fy、Fz、Mx、My和Mz的值,通过设置上述各个值的大小模拟某一工况下轴承受到的各个方向的力和力矩，包括风对叶片的作用而传递到轴承上的各方向力、风对叶片作用产生的倾覆力矩而传递到轴承的力矩和因齿轮箱的重力作用对轴承产生的力矩等。上位机一般为微型计算机，可以通过操作界面直接发出操控命令，可将设置好的参数值分别发送给控制器，控制器可以是PLC或单片机等，作为下位机，控制器将操作命令生成相应时序信号，也就是，控制器根据接收到的第一风力载荷的参数值产生第一风力载荷信号以发送给变频器、根据接收到的第二风力载荷的参数值产生第二风力载荷信号发送给液压加载装置，同时产生对驱动开关的开关控制信号。在对轴承进行测试过程中，为更加精确的获知轴承各项性能，例如，轴承运行时的变形情况、振动情况、温度情况等，可在该系统中设置变形传感器12、振动传感器13、扭矩仪14和温度传感器15中的一个或多个，通过上述的各种检测仪器进行检测以掌握测试过程中轴承的性能。变形传感器12与待测主轴轴承7相连，用于检测待测主轴轴承7转动过程中的变形量并显示。振动传感器13与待测主轴轴承7相连，用于检测待测主轴轴承7转动过程中的振
动量并显示。扭矩仪14与待测主轴轴承7相连，用于检测待测主轴轴承7转动过程中的扭矩值并显示。温度传感器15与待测主轴轴承7相连，用于检测待测主轴轴承7转动过程中的温度值并显示。上述的变形量、振动量、扭矩值和温度值，可以是将变形量、振动量、扭矩值或温度值通过电压或电流大小来表示的波形曲线，而电压或电流的大小可代表相应变形量、振动量、扭矩值和温度值，也可以是用数字量表示的变形量、振动量、扭矩值或温度值，通过观察上述各种曲线或数值可掌握轴承在某一工况下运行时的轴承的变形、振动、扭矩和温度情况，以对轴承的性能进行分析。通过上述各种仪器进行检测时，各种仪器设置于测试现场，因此，不便于远程观察，为此，在该测试系统中进一步的还设置有数采装置16，该数采装置16分别与变形传感器12、振动传感器13、扭矩仪14和/或温度传感器15相连，用于对接收到的变形量、振动量、扭矩值和/或温度值进行标准化数据处理后传送给显示终端17。由于通过上述各种仪器进行检测时，产生的各数值的形式不一定相同，可能是数字量表示的数值，也可能使模拟量表示的数值等，并且，各种仪器与外部设备相连的接口也不一定相同，因此，可设置数采装置，数采装置中设置有各种形式的接口，将各种仪器的接口与数采装置上的对应接口相连，通过数采装置将接收到的各种不同形式的数值进行标准化数据处理，转化成统一数据格式的数字信号，将处理后的数据进行存储后作为实现数据并发送给显示终端，以通过显示终端进行显示，可将显示终端设置于远程中控室里，以远程观察测试过程中检测到的各种数据。并且，可将采集到的该数据作为实验数据，可根据采集到的相关数据对轴承的整体寿命进行预估计。本发明实施例还提供了一种风电机组主轴轴承测试方法，该方法为本发明实施例提供的风电机组主轴轴承测试系统的执行方法。图4为本发明实施例所提供的风电机组主轴轴承测试方法的流程图，如图4所示，该方法包括:步骤101、通过控制器向变频器发送第一风力载荷信号，向液压加载装置发送第二风力载荷信号，并向电压控制开关发送开关控制信号；步骤102、电压控制开关根据开关控制信号接通驱动电压源与变频器的连接；步骤103、变频器根据第一风力载荷信号调节驱动电压以产生对驱动电机的控制
信号;步骤104、驱动电机根据控制信号产生对待测主轴轴承的转矩；步骤105、液压加载装置根据第二风力载荷信号对待测主轴轴承施加载荷。上述测试方法中的步骤104和105之间并没有严格的时序关系，可以同时执行，也可顺序执行，或者按任意顺序执行。 该风电机组主轴轴承测试方法，为本发明实施例提供的风电机组主轴测试系统的执行方法，该测试方法可模拟轴承实际的运行环境以及其他风电设施对它的影响，在工作周期内对轴承进行实际工况的模拟测试，实现风载的完全模拟，测试轴承在不同工况下运行时的性能,可满足风电机组主轴轴承的性能测试需要。图5为本发明另一实施例所提供的风电机组主轴轴承测试方法的流程图，如图5所示，在上述实施例的基础上，进一步的，该测试方法中还包括:步骤106、通过压力传感器检测液压加载装置中的液压缸产生的压力以产生压力
信号;步骤107、计时器在接收到控制器产生第二风力载荷信号时开始计时，并在接收到压力传感器产生的压力信号后停止计时以生成计时时间；步骤108、比较器当判断出计时时间大于设定时间后向控制器发送重新加载信号以控制控制器向变频器重新发送第一风力载荷信号，并向液压加载装置重新发送第二风力载荷信号。图6为本发明又一实施例所提供的风电机组主轴轴承测试方法的流程图，如图6所示，在上述实施例的基础上，进一步的，该测试方法在步骤101之前还包括:步骤100、通过上位机控制控制器产生向电压控制开关发送的开关控制信号，并设定各工况下的第一风力载荷和第二风力载荷的参数值，并发送给所述控制器，以控制控制器产生向变频器发送的第一风力载荷信号和向液压加载装置发送的第二风力载荷信号。在对轴承进行测试过程中，为更加精确的获知轴承各项性能，例如，轴承运行时的变形情况、振动情况、温度情况等，该方法还可以包括:步骤109、通过变形传感器检测待测主轴轴承转动过程中的变形量并显示；步骤110、通过振动传感器检测待测主轴轴承转动过程中的振动量以产生振动信号;步骤111、通过扭矩仪检测待测主轴轴承转动过程中的扭矩值并显示；和/ 或
步骤112、通过温度传感器检测待测主轴轴承转动过程中的温度值并显示。上述的步骤109至112并不包含任何的时序关系，各步骤可能同时执行，也可顺序执行，也可按任意的顺序执行。并且，该测试方法中还可以包括:步骤113、通过数采装置对接收到的变形量、振动量、扭矩值和/或温度值进行标准化数据处理后传送给显示终端进行显示。上述的测试方法，在对轴承进行测试过程中，进一步的对轴承的变形、振动、扭矩和温度情况进行检测，以精确的掌握轴承运行时各项性能。最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
权利要求
1.一种风电机组主轴轴承测试系统，其特征在于，包括: 控制器，所述控制器分别与变频器、液压加载装置和电压控制开关相连，用于向变频器发送第一风力载荷信号，向液压加载装置发送第二风力载荷信号，并向电压控制开关发送开关控制信号； 电压控制开关，与驱动电压源相连，用于根据所述开关控制信号接通驱动电压源与变频器的连接； 变频器，分别与驱动电压源和驱动电机相连，用于根据所述第一风力载荷信号调节自驱动电压源接入的驱动电压以输出对驱动电机的控制信号； 驱动电机，所述驱动电机的输出轴与待测主轴轴承相连，用于根据所述控制信号产生对待测主轴轴承的转矩； 液压加载装置，与待测主轴轴承相连，用于根据所述第二风力载荷信号对待测主轴轴承施加载荷。
2.根据权利要求1所述的风电机组主轴轴承测试系统，其特征在于，还包括: 压力传感器，与所述液压加载装置中的液压缸相连，用于检测液压缸产生的压力以产生压力信号； 计时器，分别与所述压力传感器与所述控制器相连，用于在接收到所述控制器产生第二风力载荷信号时开始计时，并在接收到压力传感器产生的所述压力信号后停止计时以生成计时时间； 比较器，分别与所述控制器和计时器相连，用于当判断出所述计时时间大于设定时间后向所述控制器发送重新加载信号，以控制所述控制器向变频器重新发送第一风力载荷信号，并向液压加载装置重 新发送第二风力载荷信号。
3.根据权利要求1或2所述的风电机组主轴轴承测试系统，其特征在于，还包括: 上位机，与所述控制器相连，用于控制所述控制器产生向电压控制开关发送的开关控制信号，并设定各工况下的第一风力载荷和第二风力载荷的参数值并发送给所述控制器，以控制所述控制器产生向变频器发送的第一风力载荷信号和向液压加载装置发送的第二风力载荷信号。
4.根据权利要求1或2所述的风电机组主轴轴承测试系统，其特征在于:所述测试系统还包括变形传感器、振动传感器、扭矩仪和温度传感器中的一个或多个，其中， 变形传感器，与待测主轴轴承相连，用于检测待测主轴轴承转动过程中的变形量并显示； 振动传感器，与待测主轴轴承相连，用于检测待测主轴轴承转动过程中的振动量并显示； 扭矩仪，与待测主轴轴承相连，用于检测待测主轴轴承转动过程中的扭矩值并显示； 温度传感器，与待测主轴轴承相连，用于检测待测主轴轴承转动过程中的温度值并显/Jn ο
5.根据权利要求4所述的风电机组主轴轴承测试系统，其特征在于，还包括: 数采装置，分别与所述变形传感器、振动传感器、扭矩仪和/或温度传感器相连，用于对接收到的所述变形量、振动量、扭矩值和/或温度值进行标准化数据处理后传送给显示终端进行显示。
6.根据权利要求1或2所述的风电机组主轴轴承测试系统，其特征在于: 所述电压控制开关为一接触器，所述接触器的输入端与所述控制器相连，所述继电器的输出端常开触点与所述驱动电压源相连。
7.一种风电机组主轴轴承测试方法，其特征在于，该方法包括: 通过控制器向变频器发送第一风力载荷信号，向液压加载装置发送第二风力载荷信号，并向电压控制开关发送开关控制信号； 电压控制 开关根据所述开关控制信号接通驱动电压源与变频器的连接； 变频器根据所述第一风力载荷信号调节自驱动电压源接入的驱动电压以输出对驱动电机的控制信号； 驱动电机根据所述控制信号产生对待测主轴轴承的转矩； 液压加载装置根据所述第二风力载荷信号对待测主轴轴承施加载荷。
8.根据要求7所述的风电机组主轴轴承测试方法，其特征在于，该方法还包括: 通过压力传感器检测液压加载装置中的液压缸产生的压力，以产生压力信号； 计时器在接收到控制器产生所述第二风力载荷信号时开始计时，并在接收到压力传感器产生的所述压力信号后停止计时以生成计时时间； 当比较器判断出所述计时时间大于设定时间后向控制器发送重新加载信号，以控制所述控制器向变频器重新发送第一风力载荷信号，并向液压加载装置重新发送第二风力载荷信号。
9.根据要求7或8所述的风电机组主轴轴承测试方法，其特征在于，在通过控制器向变频器发送第一风力载荷信号，向液压加载装置发送第二风力载荷信号，并向电压控制开关发送开关控制信号之前还包括: 通过上位机控制控制器产生向电压控制开关发送的开关控制信号，并设定各工况下的第一风力载荷和第二风力载荷的参数值，并发送给所述控制器，以控制所述控制器产生向变频器发送的第一风力载荷信号和向液压加载装置发送的第二风力载荷信号。
10.根据要求7或8所述的风电机组主轴轴承测试方法，其特征在于，该方法还包括: 通过变形传感器检测待测主轴轴承转动过程中的变形量并显示； 通过振动传感器检测待测主轴轴承转动过程中的振动量并显示； 通过扭矩仪检测待测主轴轴承转动过程中的扭矩值并显示； 和/或 通过温度传感器检测待测主轴轴承转动过程中的温度值并显示。
11.根据要求10所述的风电机组主轴轴承测试方法，其特征在于，该方法还包括: 通过数采装置对接收到的所述变形量、振动量、扭矩值和/或温度值进行标准化数据处理后传送给显示终端进行显示。
全文摘要
本发明公开了一种风电机组主轴轴承测试系统和测试方法，该测试系统包括控制器、电压控制开关、变频器、驱动电机和液压加载装置，其中，控制器分别与变频器、液压加载装置和电压控制开关相连；电压控制开关与驱动电压源相连；变频器分别与驱动电压源和驱动电机相连；驱动电机的输出轴与待测主轴轴承相连；液压加载装置与待测主轴轴承相连。该测试系统和测试方法通过模拟轴承实际的运行环境以及其他风电设施对它的影响，在工作周期内对轴承进行实际工况的模拟测试，实现风载的完全模拟，测试轴承在不同工况下运行时的性能，可满足风电机组主轴轴承的性能测试需要。
文档编号G01M13/04GK103091103SQ20111033261
公开日2013年5月8日 申请日期2011年10月27日 优先权日2011年10月27日
发明者王兆奎, 李文剑, 马文勇, 辛理夫, 李磊 申请人:华锐风电科技(集团)股份有限公司