风电齿轮箱的试验方法及其装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种风电齿轮箱的试验方法及其装置，属于风电齿轮箱技术领域。
【背景技术】
[0002] 风力发电作为一种可再生能源，近年来发展迅速，无论陆地还是海上的装机容量 都在持续增长，为人类实现可持续发展提供源源不断的动力。
[0003] 风电齿轮箱属于风电机组的关键零部件，有着高可靠性和长寿命的要求，风电齿 轮箱的试验验证在风电齿轮箱生产过程中是非常重要的环节。现有的风电齿轮箱试验验 证一般都是采用电封闭的背靠背加载试验台完成，风电齿轮箱完全暴露在厂房的环境温度 中，环境温度随季节不同变化明显，而不能人为控制，在一定程度上影响了齿轮箱试验结果 的准确性。由于风电机组实际工作过程中机舱环境温度及通风条件有限，其工作环境温度 范围从-30°C到40°C，而常规工厂试验环境温度及通风条件一般都优于机组实际工作情 况，因此导致了一些风电齿轮箱在风场实际运行过程中经常出现油温过高报警或压力低报 警等情况，机组只能限功率发电，严重的情况更会导致机组故障停机，对机组发电量影响较 大，另外增加了售后维护成本。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种风电齿轮箱的试验方法及其装置，能准确对各种型号 的风电齿轮箱提供在不同环境温度下各性能判据，并能快速判定被测风电齿轮箱是否合 格。
[0005] 本发明为达到上述目的的技术方案是：一种风电齿轮箱的试验方法，其特征在于： 按以下步骤进行：
[0006] ⑴、将风电齿轮箱设置在隔温的模拟机舱内，在模拟机舱的两端设有第一通孔及 第二通孔，风电齿轮箱的输入端穿出第一通孔与陪试齿轮箱的输出侧连接、输出侧穿出第 二通孔与加载电机连接，且陪试齿轮箱的输入侧与驱动电机连接，将风电齿轮箱和陪试齿 轮箱背靠背连接在加载试验台上；
[0007] ⑵、散热器安装在风电齿轮箱上方，且散热器的出风口对准模拟机舱上部的通风 口，用于散热器与模拟机舱外部热交换；
[0008] ⑶、在模拟机舱外部设有冷暖设备，且冷暖设备通过风管与模拟机舱内部相通，用 于加热或冷却模拟机舱内部，在风电齿轮箱的各轴承外圈对应的轴承座安装孔处安装有用 于测量轴承温度的轴承温度传感器，风电齿轮箱的油池内安装有用于测量油池温度的油温 传感器，风电齿轮箱在润滑油入口处安装有用于测量润滑油入口压力油压传感器，所述的 模拟机舱内安装有多个用于采集模拟机舱内部环境温度的机舱温度传感器；
[0009] ⑷、启动冷暖设备，将模拟机舱环境温度从-30°c依次递增预热至40°C，各机舱温 度传感器采集模拟机舱内部环境温度达到所设定N 1工况下的模拟机舱环境温度X i，开启驱 动电机和加载电机，分别让风电齿轮箱在额定转速和额定负载下运行达到温度平衡状态， 数据采集器记录温度平衡后在各对应的模拟机舱环境温度&下，风电齿轮箱各测点的轴 承温度A1、油池温度B1及润滑油入口压力C i，当所有工况下风电齿轮箱的油池温度均小于 85°C、轴承温度均小于95°C、且润滑油入口压力均大于0. 5bar时，判断风电齿轮箱温度性 能合格，并进入下一步数据分析，否则，结束试验；
[0010] (5)、采用最小二乘法对轴承温度A1与模拟机舱环境温度离散测试数据进行直 线拟合，并建立该型号风电齿轮箱在不同环境温度X下出厂试验的轴承温度A的合格判定 标准：aj+a〗-Δ ASASaA+a〗+ Δ A，
[0011] 其中：
[0012] 且ΔΑ为轴承温度判定区域范围，可取ΔΑ为0~5°C ;
[0013] 采用最小二乘法对油池温度B1与模拟机舱环境温度X i的离散测试数据进行直线 拟合，建立该型号风电齿轮箱在不同环境温度X下出厂试验的油池温度B的合格判定标准： b1X+b2-AB<B<b1X+b2+AB,
[0014] 其中：
[0015] 且AB为油池温度判定区域范围，可取ΔΒ为0~5°C。
[0016] 采用最小二乘法对润滑油入口压力C1与模拟机舱环境温度X i的离散测试数据进 行直线拟合，建立该型号风电齿轮箱在不同环境温度X下出厂试验的润滑油入口压力C的 合格判定标准为=C 1X+^- Δ C〈C〈ClX+c2+ Δ C，
[
[0018] 且AC为润滑油入口压力判定区域范围，可取AC为0~0.5bar。
[0019] 其中：所述风电齿轮箱在额定转速和额定负载下连续运行lh，在任意一个工况 下，风电齿轮箱的轴承温度A 1和油池温度B 1在5min内波动范围小于0. 5°C为达到温度平 衡的判断标准，否则延长运行时间直至温度达到平衡。
[0020] 所述冷暖设备按每1~5°C将模拟机舱环境温度从-30°c进行依次递增预热至 40 cC 〇
[0021] 包括风电齿轮箱和陪试齿轮箱，还具有用隔温材料制成的模拟机舱、冷暖设备、通 风管、环境温度传感器及数据采集器，模拟机舱罩在风电齿轮箱上，模拟机舱的两端设有第 一通孔及第二通孔，所述的风电齿轮箱的输入轴穿出第二通孔与陪试齿轮箱的输出轴连 接，风电齿轮箱的输出轴穿出第一通孔与加载电机连接，且陪试齿轮箱的输入轴与驱动电 机连接，模拟机舱外部设置有冷暖设备，冷暖设备与模拟机舱之间设置有通风管，数个环境 温度传感器布置在模拟机舱的四周，在风电齿轮箱的轴承外圈对应的轴承座安装孔处安装 有用于测量轴承温度的温度传感器，风电齿轮箱的油池内安装有用于测量油池温度的油温 传感器，风电齿轮箱在润滑油入口处安装有用于测量润滑油入口压力的油压传感器，数据 采集器用于接收风电齿轮箱上的油温传感器、轴承温度传感器、润滑油入口压力传感器以 及环境温度传感器的数据。
[0022] 所述模拟机舱顶部的通风口处安装有齿轮箱冷却风扇。
[0023] 本发明能将不同型号风电齿轮箱放置于模拟机舱内进行测试，通过向模拟机舱内 导入热风或冷风来模拟风电齿轮箱真实工作过程中的模拟机舱环境温度，并将在不同环境 温度工况下测得风电齿轮箱在额定转速和额定负载下运转温度平衡后的油池温度、轴承温 度及齿轮箱入口压力各数据，并采用最小二乘法对测得的轴承温度、油池温度及齿轮箱入 口压力与模拟机舱环境温度的离散测试数据进行直线拟合，而分别建立风电齿轮箱在不同 环境温度X下出厂试验的轴承温度A的合格判定标准以及出厂试验的油池温度B的合格判 定标准和出厂试验的润滑油入口压力C的合格判定标准，通过该方法能准确提供各种型号 风电齿轮箱在不同环境温度下各性能判据，因此能快速、准确的判断风电齿轮箱在不同环 境温度是否合格。
【附图说明】
[0024] 下面结合附图对本发明的实施例作进一步的详细描述。
[0025] 图1是本发明风电齿轮箱的试验装置的结构示意图。
[0026] 图2是图1的俯视结构示意图。
[0027] 图3是本发明的模拟机舱的结构示意图。
[0028] 图4是本发明轴承温度A随环境温度变化的判定合格范围。
[0029] 图5是本发明油池温度B随环境温度变化的判定合格范围。
[0030] 图6是本发明润滑油入口压力C随环境温度变化的判定合格范围。
[0031] 其中：1 一加载电机，2-联轴器，3-风电齿轮箱，4一模拟机舱，4_1 一第一通孔， 4~2一第二通孔，4_3-通风口，5-陪试齿轮箱，6-驱动电机。
【具体实施方式】
[0032] 见图1~3所示，本发明的一种风电齿轮箱的试验方法，按以下步骤进行：
[0033] ⑴、将风电齿轮箱3设置在隔温的模拟机舱4内，在模拟机舱4的两端设有第一通 孔4-1及第二通孔4-2,风电齿轮箱3的输入端穿出第一通孔4-1与陪试齿轮箱5的输出侧 连接、输出侧穿出第二通孔4-2与加载电机1连接，且陪试齿轮箱5的输入侧与驱动电机6 连接，将风电齿轮箱3和陪试齿轮箱5背靠背连接在加载试验台上。
[0034] ⑵、散热器安装在风电齿轮箱3上方，且散热器的出风口对准模拟机舱4上部的 通风口 4-3,用于散热器与模拟机舱4外部热交换，保证散热器与模拟机舱外部能进行热交 换。
[0035] ⑶、在模拟机舱4外部设有冷暖设备，且冷暖设备通过风管与模拟机舱4内部相 通，用于加热或冷却模拟机舱4内部，根据需要可输出热风或冷风，并设置专用风管将热风 或冷风导入模拟机舱4内部，对模拟机舱4内部实现加热或制冷效果。
[0036] 本发明在风电齿轮箱3的各轴承外圈对应的轴承座安装孔处安装有用于测量轴 承外圈温度的轴承温度传感器，风电齿轮箱3的油池内安装有用于测量油池温度