一种风力发电机组齿轮箱远程振动测试系统的制作方法
1.本发明涉及发电机组测试技术领域，更具体的说是涉及一种风力发电机组齿轮箱远程振动测试系统。
背景技术：
2.风力发电机组所处地理位置偏远，环境条件复杂，所受工况多变，齿轮箱作为传输动力的主要机械部件，其内部旋转机构的存在，轴旋转与齿轮啮合等产生的激励作用在箱体上引起振动，是风机振动的主要激励源之一。为减少齿轮箱箱体振动对整个传动链的影响，采用弹性支撑结构既能阻隔振动能量的传递，又能设置合适的阻尼来衰减箱体本身的振动，从而将齿轮箱的振动传递控制在规定范围之内，延长风机的运行寿命。
3.目前根据风机传动链的布局不同，有三种不同弹性支撑方式：轴瓦式、叠簧式和液压式。弹性支撑的设计一般是根据风机的载荷来计算强度及刚度，来保证弹性支撑具有足够的强度及刚度，但弹性支撑厂家不会考虑弹性支撑刚度和强度对齿轮箱甚至整个传动链的影响，因而需研究弹性支撑对齿轮箱振动的影响。
4.但是，目前风机弹性支撑对齿轮箱振动影响的研究不多，且大部分停留在理论分析阶段，虽然有从仿真计算角度研究弹性支撑对风机动态载荷特性的影响，但是无法从风场测试振动数据角度实现在不同弹性支撑压力下，采集齿轮箱振动信号并对其进行分析。
技术实现要素：
5.针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种风力发电机组齿轮箱远程振动测试系统，实现了在风力发电机组运行时远程实时采集齿轮箱振动测试数据，通过数据分析最终获取不同弹性支撑压力对齿轮箱振动的影响。
6.本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种风力发电机组齿轮箱远程振动测试系统，包括：传感器组、数据采集仪、工业控制计算机、无线路由器、便携式计算机和风力发电机组；所述数据采集仪数据分别与传感器组和工业控制计算机数据连接，工业控制计算机与无线路由器数据连接，无线路由器通过无线网络与便携式计算机数据连接；风力发电机组两侧设有液压弹性支撑，用于调节对风力发电机组的扭力臂支撑压力；传感器组安装在风力发电机组内，用于采集振动加速度信号和转速信号，传输至数据采集仪，经过数据采集仪信号处理后传输至工业控制计算机，工业控制计算机上部署有振动测试分析软件，工业控制计算机通过振动测试分析软件对振动数据进行处理分析，便携式计算机通过远程软件操作振动测试分析软件，以实现风力发电机组齿轮箱振动测试数据的远程采集，采集数据后对振动数据进行处理分析。
7.进一步，风力发电机组包括：风轮、主轴、齿轮箱和发电机，齿轮箱内设有一级行星的行星架、一级行星太阳轮、二级行星的行星架、二级行星太阳轮、高速平行轴大齿轮轴、高速平行轴小齿轮轴；风轮和主轴连接，主轴与一级行星的行星架连接，一级行星太阳轮安装
在一级行星的行星架上，一级行星太阳轮与二级行星的行星架连接，二级行星太阳轮安装在二级行星的行星架上，二级行星太阳轮与高速平行轴大齿轮轴连接，高速平行轴大齿轮轴上的大齿轮与高速平行轴小齿轮轴上的小齿轮啮合传输，高速平行轴小齿轮轴与发电机连接；齿轮箱的两侧设有扭力臂，液压弹性支撑通过扭力臂安装在齿轮箱两侧，用于平衡主轴传动至齿轮箱的扭矩载荷，使齿轮箱振动在液压弹性支撑预压缩量的范围内进行。
8.进一步，传感器组包括：一级行星径向低频加速度传感器、二级行星径向低频加速度传感器、高速平行轴径向普频加速度传感器、高速平行轴轴向普频加速度传感器和光电转速传感器；一级行星径向低频加速度传感器安装在一级行星的径向，二级行星径向低频加速度传感器安装在二级行星的径向，用于采集行星级振动加速度信号；高速平行轴径向普频加速度传感器安装在齿轮箱内的高速平行轴下风向轴承径向，高速平行轴轴向普频加速度传感器安装在齿轮箱内的高速平行轴下风向轴承轴向，用于采集高速平行轴振动加速度信号；光电转速传感器安装在采集高速平行轴小齿轮轴上，用于采集高速平行轴小齿轮轴的转速信号。
9.进一步，液压弹性支撑包括分别设置在密闭腔体内的上弹性体和下弹性体，上弹性体和下弹性体自上而下设置，扭力臂的一端安装上弹性体和下弹性体之间；所述上弹性体和下弹性体均采用金属框架结构的减振垫。
10.进一步，系统还包括第一液压油管和第二液压油管，风力发电机组一侧的液压弹性支撑的上弹性体通过第一液压油管与风力发电机组另一侧的液压弹性支撑的下弹性体连接，风力发电机组一侧的液压弹性支撑的下弹性体通过第二液压油管与风力发电机组另一侧的液压弹性支撑的上弹性体连接。
11.进一步，上弹性体和下弹性体均采用金属橡胶硫化物制成的减振垫。
12.进一步，系统还包括4g网卡，4g网卡安装在无线路由器内，用于连接工业控制计算机，并提供无线网络信号。
13.进一步，数据采集仪内置有16路24位ad采集通道，用于接收传感器组传输的振动与转速信号，通过以太网口连接至工业控制计算机。
14.对比现有技术，本发明有益效果在于：本发明提供了一种风力发电机组齿轮箱远程振动测试系统，通过传感器组采集的振动信号，传输至数据采集仪，经过数据采集仪信号处理后再传输至工业控制计算机，将振动测试分析软件部署在工业控制计算机，4g网卡插入无线路由器为工业控制计算机提供网络信号，便携式计算机通过远程软件操作振动测试分析软件，实现齿轮箱振动测试数据的远程采集，采集数据后对振动数据进行远程后处理分析，工程师通过振动测试分析软件进行时域分析、频域分析、倒频谱分析、包络谱分析和时频域分析等，最终获取不同弹性支撑压力对齿轮箱振动的影响。
15.由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据
提供的附图获得其他的附图。
17.图1是本发明具体实施方式的系统结构图。
18.图2是本发明具体实施方式的风力发电机组的结构示意图。
19.图3是本发明具体实施方式的液压弹性支撑的结构示意图。
20.附图标记说明：1.风轮，2.主轴，3.一级行星的行星架，4.一级行星太阳轮，5.二级行星的行星架，6.二级行星太阳轮，7.高速平行轴大齿轮轴，8.高速平行轴小齿轮轴，9.发电机，10.扭力臂，11.液压弹性支撑，12.一级行星径向低频加速度传感器，13.二级行星径向低频加速度传感器，14.高速平行轴径向普频加速度传感器，15.高速平行轴轴向普频加速度传感器，16.光电转速传感器，17.上弹性体，18.下弹性体，19.第一液压油管，20.第二液压油管，21.齿轮箱。
具体实施方式
21.下面结合附图对本发明的具体实施方式做出说明。
22.如图1所示的一种风力发电机组齿轮箱远程振动测试系统，包括：传感器组、数据采集仪、工业控制计算机、无线路由器、4g网卡、便携式计算机和风力发电机组。
23.数据采集仪数据分别与传感器组和工业控制计算机数据连接，工业控制计算机与无线路由器数据连接，无线路由器通过无线网络与便携式计算机数据连接。4g网卡安装在无线路由器内，用于连接工业控制计算机，并提供无线网络信号。数据采集仪内置有16路24位ad采集通道，用于接收传感器组传输的振动与转速信号，通过以太网口连接至工业控制计算机。
24.风力发电机组两侧设有液压弹性支撑，用于调节对风力发电机组的扭力臂支撑压力；传感器组安装在风力发电机组内，用于采集振动加速度信号和转速信号，传输至数据采集仪，经过数据采集仪信号处理后传输至工业控制计算机，工业控制计算机上部署有振动测试分析软件，工业控制计算机通过振动测试分析软件对振动数据进行处理分析，便携式计算机通过远程软件操作振动测试分析软件，以实现风力发电机组齿轮箱振动测试数据的远程采集，采集数据后对振动数据进行处理分析。
25.如图2所示，风力发电机组包括：风轮1、主轴2、齿轮箱21和发电机9，齿轮箱21内设有一级行星的行星架3、一级行星太阳轮4、二级行星的行星架5、二级行星太阳轮6、高速平行轴大齿轮轴7、高速平行轴小齿轮轴8；风轮1和主轴2连接，主轴2与一级行星的行星架3连接，一级行星太阳轮4安装在一级行星的行星架3上，一级行星太阳轮4与二级行星的行星架5连接，二级行星太阳轮6安装在二级行星的行星架5上，二级行星太阳轮6与高速平行轴大齿轮轴7连接，高速平行轴大齿轮轴7上的大齿轮与高速平行轴小齿轮轴8上的小齿轮啮合传输，高速平行轴小齿轮轴8与发电机9连接。
26.齿轮箱21的两侧设有扭力臂10，液压弹性支撑11通过扭力臂10安装在齿轮箱21两侧，用于平衡主轴传动至齿轮箱21的扭矩载荷，使齿轮箱21振动在液压弹性支撑11预压缩量的范围内进行。
27.其中，传感器组包括：一级行星径向低频加速度传感器12、二级行星径向低频加速度传感器13、高速平行轴径向普频加速度传感器14、高速平行轴轴向普频加速度传感器15
和光电转速传感器16。一级行星径向低频加速度传感器12安装在一级行星的行星架3上的径向，二级行星径向低频加速度传感器13安装在二级行星的行星架5上的径向，用于采集行星级振动加速度信号；高速平行轴径向普频加速度传感器14安装在齿轮箱21内的高速平行轴下风向轴承径向，高速平行轴轴向普频加速度传感器15安装在齿轮箱21内的高速平行轴下风向轴承轴向，用于采集高速平行轴振动加速度信号；光电转速传感器16安装在采集高速平行轴小齿轮轴8上，用于采集高速平行轴小齿轮轴8的转速信号。
28.作为示例的，如图3所示，液压弹性支撑11包括分别设置在密闭腔体内的上弹性体17和下弹性体18，上弹性体17和下弹性体18自上而下设置，扭力臂10的一端安装上弹性体17和下弹性体18之间；所述上弹性体17和下弹性体18均采用金属框架结构的减振垫。
29.另外，两个液压弹性支撑11通过第一液压油管19和第二液压油管20连接。其中，风力发电机组一侧的液压弹性支撑11的上弹性体17通过第一液压油管19与风力发电机组另一侧的液压弹性支撑11的下弹性体18连接，风力发电机组一侧的液压弹性支撑11的下弹性体18通过第二液压油管与风力发电机组另一侧的液压弹性支撑11的上弹性体17连接。当齿轮箱21发生振动时，液压弹性支撑11由于受到外力，其腔体的体积发生了变化，腔体内液压会发生流动，而上下流动的液体产生阻尼，阻挡并消耗振动产生的能量，实现减振作用；通过调节弹性支撑压力，采集随压力变化的齿轮箱行星级和高速平行轴的振动测试数据。
30.系统运行时，首先调节液压弹性支撑11压力的五个工况，分别是：第一液压油管压力值0bar，第二液压油管压力值0bar；第一液压油管压力值60bar，第二液压油管压力值60bar；第一液压油管压力值0bar，第二液压油管压力值120bar；第一液压油管压力值120bar，第二液压油管压力值0bar；第一液压油管压力值120bar，第二液压油管压力值120bar；然后通过传感器组采集的振动信号，传输至数据采集仪，经过数据采集仪信号处理后再传输至工业控制计算机，将振动测试分析软件部署在工业控制计算机，4g网卡插入无线路由器为工业控制计算机提供网络信号，便携式计算机通过远程软件操作振动测试分析软件；最终实现齿轮箱振动测试数据的远程采集，采集数据后对振动数据进行远程后处理分析。具体分析过程如下例：根据vdi3834准则，针对采集的齿轮箱振动数据进行时域分析，主要参数指标有最值、均值、方差、波形、脉冲、裕度、峭度等指标，数据的特征可通过这些指标来反映，同时能够用来判断齿轮箱运行是否振动超限，更加直观反映早期的信号特征；频域分析，频域分析通过傅里叶变换将时域信号转换为频域信号，计算齿轮箱轴系的转速频率和齿轮啮合频率，分析特征频率的变化范围，可判断振动信号的类型、程度及发生部位；倒频谱分析，对振动信号的对数频谱再进行傅里叶变换，提取包含在信号频谱中的周期成分，如齿轮出现局部故障，会产生大量的边带频率成分；包络谱分析，包络谱对与冲击力相关的信号敏感，将淹没在背景噪声中微弱信号提取出来，提取出幅值较小的周期性冲击信号，再对信号进行频谱分析；时频域分析，当针对齿轮箱非线性非平稳信号，时域和频域指标不能有效评估时，采用时频域分析，可实现信号全域和局部细节的多尺度分析，具有良好的时频分辨率，在齿轮箱特征频率分离、微弱信号的提取和早期振动信号评估等方面应用，通过上述分析最终获取不同弹性支撑压力对齿轮箱振动的影响。
31.结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域
技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所限定的范围。
