可模拟湿热环境的风力机发电机轴承轴电流损伤实验装置

1.本发明涉及电机领域，特别涉及一种可模拟湿热环境的风力机发电机轴承轴电流损伤实验装置。


背景技术：

2.风能是一种可持续发展的清洁能源，已经成为我国能源结构优化和绿色发展转型中的优先发展方向。我国风能资源主要分布在东南沿海及附近岛屿，黑龙江和吉林东部及辽东、山东半岛沿海，内蒙、甘肃、新疆及青藏高原。这些地方尽管风资源丰富，但是环境气候也非常恶劣，风机常常在高山高原的高低温极端温差环境、近海、岛屿等湿热湿冷环境中运行。在高原和山地等地区的风力发电机主要受昼夜温差大、风速快因素的影响，轴承运行温度最高可以达到一百度左右，最低也达到零下四十多度左右，而海上风力发电机工作时内部环境的湿度在40％rh到80％rh之间。
3.随着风力机发电机功率不断加大、变频技术应用更加频繁，电机轴承轴电流损伤现象时有发生，特别是在极端温度变化、湿热海洋环境下，轴电流损伤更为严重，研究湿热环境下风力机电机轴承电流损伤机理，就成为预防和治理轴电流损伤的关键因素。此类实验为损伤实验，无法在风场电机上进行，开发湿热环境下的轴承电流损伤模拟实验装置就成为最必要也最可行的解决方案。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、安全可靠的可模拟湿热环境的风力机发电机轴承轴电流损伤实验装置。
5.本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种可模拟湿热环境的风力机发电机轴承轴电流损伤实验装置，包括驱动装置、传动装置、密闭装置、制冷器、加热器、测控装置、加湿装置、电流加载装置和底座，所述密闭装置安装在底座上，驱动装置经传动装置后与设置在密闭装置内的实验轴承连接，所述密闭装置上设有制冷器、加热器、加湿装置，所述制冷器、加热器与测控装置相连，电流加载装置与实验轴承连接。
6.上述可模拟湿热环境的风力机发电机轴承轴电流损伤实验装置，所述驱动装置采用变频电机，变频电机通过第一支撑座固定安装在底座上，通过控制变频电机的转速，模拟不同转速下产生的轴电流对轴承的损伤程度。
7.上述可模拟湿热环境的风力机发电机轴承轴电流损伤实验装置，所述传动装置包括旋转主轴、联轴器，所述变频电机的输出轴经联轴器与旋转主轴的一端相连，旋转主轴与联轴器接触部分设有绝缘涂层，旋转主轴另一端伸入密闭装置内与实验轴承内圈固定连接。
8.上述可模拟湿热环境的风力机发电机轴承轴电流损伤实验装置，所述密闭装置包括金属腔体、第一绝缘轴承、第二绝缘轴承、气凝胶隔热棉，所述金属腔体两端分别设置第一绝缘轴承、第二绝缘轴承，通过第一绝缘轴承、第二绝缘轴承穿设于旋转主轴另一端，金
属腔体底部两侧分别通过第二支撑座、第三支撑座固定在底座上，所述气凝胶隔热棉覆盖在金属腔体内表面。
9.上述可模拟湿热环境的风力机发电机轴承轴电流损伤实验装置，所述试验轴承固定在金属腔体内的凸平板上，凸平板焊接在金属腔体上，凸平板上面为平面，下面为圆弧凸面，凸面与金属腔体下表面紧密贴合，平面上固定设置轴承座，轴承座与凸平板之间用绝缘垫片电隔离，轴承座的螺栓孔与螺栓之间用绝缘橡胶电隔离。
10.上述可模拟湿热环境的风力机发电机轴承轴电流损伤实验装置，所述电流加载装置包括直流电源，直流电源通过导线一端与固定在旋转主轴上的电刷连接，另一端通过空导管连接在轴承座上，形成电流加载回路。
11.上述可模拟湿热环境的风力机发电机轴承轴电流损伤实验装置，所述制冷器包括第一半导体制冷片、第一散热风扇、第一散热片，第一半导体制冷片热端与第一散热风扇机械连接，第一半导体制冷片冷端与第一散热片机械连接。
12.上述可模拟湿热环境的风力机发电机轴承轴电流损伤实验装置，所述加热器包括第二半导体制冷片、第二散热风扇、第二散热片，第二半导体制冷片冷端与第二散热风扇机械连接，第二半导体制冷片热端与第二散热片机械连接。
13.上述可模拟湿热环境的风力机发电机轴承轴电流损伤实验装置，所述测控装置包括制冷片驱动器，制冷片驱动器与制冷器、加热器电连接，调节制冷器、加热器运行时金属腔体内部的温度。
14.上述可模拟湿热环境的风力机发电机轴承轴电流损伤实验装置，所述加湿装置为湿度发生器，湿度发生器通过空气导管与金属腔体连通，向金属腔体内部提供相对湿度不同的湿热气体。
15.本发明的有益效果在于：本发明设有驱动装置、传动装置、密闭装置、制冷器、加热器、测控装置、加湿装置、电流加载装置和底座，密闭装置安装在底座上，驱动装置经传动装置后与设置在密闭装置内的实验轴承连接，密闭装置上设有制冷器、加热器、加湿装置，制冷器、加热器与测控装置相连，电流加载装置与实验轴承连接，通过制冷器、加热器、测控装置、加湿装置、电流加载装置的相互配合能够模拟风力机发电机轴承在高温、低温、湿热工况下对轴承造成的不同程度的损伤，为检验发电机发生故障原因提供实例。
附图说明
16.图1为本发明的立体图。
17.图2为本发明的主视图。
18.图3为本发明的侧面结构图。
19.图4为电刷的安装位置示意图。
20.图5为绝缘涂层的位置示意图。
具体实施方式
21.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
22.如图1
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图5所示，一种可模拟湿热环境的风力机发电机轴承轴电流损伤实验装置，包括驱动装置、传动装置、密闭装置、制冷器5、加热器7、测控装置、加湿装置、电流加载装置
和底座9，所述密闭装置安装在底座9上，驱动装置经传动装置后与设置在密闭装置内的实验轴承16连接，所述密闭装置上设有制冷器5、加热器7、加湿装置，所述制冷器5、加热器7与测控装置相连，电流加载装置与实验轴承16连接。
23.所述驱动装置采用变频电机1，变频电机1通过第一支撑座13固定安装在底座9上，通过控制变频电机1的转速，模拟不同转速下产生的轴电流对轴承的损伤程度。
24.所述传动装置包括旋转主轴2、联轴器3，所述变频电机1的输出轴经联轴器3与旋转主轴2的一端相连，旋转主轴2与联轴器3接触部分设有绝缘涂层22，旋转主轴2另一端伸入密闭装置内与实验轴承16内圈固定连接。
25.所述密闭装置包括金属腔体6、第一绝缘轴承4、第二绝缘轴承8、气凝胶隔热棉18，所述金属腔体6两端分别设置第一绝缘轴承4、第二绝缘轴承8，通过第一绝缘轴承4、第二绝缘轴承8穿设于旋转主轴2另一端，金属腔体6底部两侧分别通过第二支撑座11、第三支撑座20固定在底座9上，所述气凝胶隔热棉18覆盖在金属腔体6内表面。
26.所述试验轴承固定在金属腔体6内的凸平板19上，凸平板19焊接在金属腔体6上，凸平板19上面为平面，下面为圆弧凸面，凸面与金属腔体6下表面紧密贴合，平面上固定设置轴承座14，轴承座14与凸平板19之间用绝缘垫片17电隔离，轴承座14的螺栓孔与螺栓之间用绝缘橡胶21电隔离。
27.所述电流加载装置包括直流电源，直流电源通过导线一端与固定在旋转主轴2上的电刷23连接，另一端通过空导管15连接在轴承座14上，形成电流加载回路。
28.所述制冷器5包括第一半导体制冷片、第一散热风扇、第一散热片，第一半导体制冷片热端与第一散热风扇机械连接，第一半导体制冷片冷端与第一散热片机械连接。
29.所述加热器7包括第二半导体制冷片、第二散热风扇、第二散热片，第二半导体制冷片冷端与第二散热风扇机械连接，第二半导体制冷片热端与第二散热片机械连接。
30.所述测控装置包括制冷片驱动器12，制冷片驱动器12与制冷器5、加热器7电连接，调节制冷器5、加热器7运行时金属腔体6内部的温度。
31.所述加湿装置为湿度发生器10，湿度发生器10通过空气导管与金属腔体6连通，向金属腔体6内部提供相对湿度不同的湿热气体。
32.本发明的工作原理为：电流加载装置给实验装置提供电流，电流经过实验轴承16外圈、滚珠、内圈、旋转主轴2、电刷后接回电源；可以控制加载的电流的大小，通过调节加热器7、制冷器5以及加湿装置给运作的实验轴承16提供不同的温度及湿度，从而有效地模拟轴电流在高温、低温、湿热工况下对轴承造成的不同程度的损伤，为检验发电机发生故障原因提供实例。
33.高温环境作业，加热器7启动，可通过制冷片驱动器12调控制热温度。极冷环境作业，制冷器5启动，可通过制冷片驱动器12调控制冷温度。
34.高温湿热环境作业，加热器7和加湿装置启动，可提供不同湿度、温度的环境。可以通过制冷或加热到四十多摄氏度模拟外部环境，通过加热超过常温模拟轴承工作的内部环境。