风电齿轮箱的试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种风电齿轮箱的试验装置，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溫度 中，环境溫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溫度及通风条件有限，其工作环境溫度 范围从-30°c到40°C，而常规工厂试验环境溫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溫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] 本实用新型的目的在于提供一种能方便安装各种型号的风电齿轮箱，能准确采集 风电齿轮箱真实工作时的数据的风电齿轮箱的试验装置。 阳〇化]本实用新型为达到上述目的的技术方案是：一种风电齿轮箱的试验装置，包括风 电齿轮箱和陪试齿轮箱，其特征在于：还具有用隔溫材料制成的模拟机舱、冷暖设备、通风 管、环境溫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，数个环境溫度 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 于测量轴承溫度的溫度传感器，风电齿轮箱的油池内安装有用于测量油池溫度的油溫传感 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，与各传感 器连接的数据采集器用于接收风电齿轮箱上的油溫传感器、轴承溫度传感器、润滑油入口 压力传感器W及环境溫度传感器的数据。
[0006] 本实用新型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溫度，并将在不同 环境溫度工况下测得风电齿轮箱在额定转速和额定负载下运转溫度平衡后的油池溫度、轴 承溫度及齿轮箱入口压力各数据，通过数据采集器接收风电齿轮箱上的油溫传感器、轴承 溫度传感器、润滑油入口压力传感器W及环境溫度传感器的数据，本实用新型可准确采集 风电齿轮箱真实工作时的数据，为建立风电齿轮箱在不同环境溫度X下出厂试验的轴承溫 度A、油池溫度B及润滑油入口压力C的合格判定标准提供可靠的依据。
【附图说明】
[0007] 下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步的详细描述。
[0008] 图1是本实用新型风电齿轮箱的试验装置的结构示意图。
[0009] 图2是图1的俯视结构示意图。
[0010] 图3是本实用新型模拟机舱的结构示意图。
[0011] 图4是型号一的风电齿轮箱轴承溫度A随环境溫度变化的判定合格范围。
[0012] 图5是型号一的风电齿轮箱油池溫度B随环境溫度变化的判定合格范围。
[0013] 图6是型号一的风电齿轮箱润滑油入口压力C随环境溫度变化的判定合格范围。
[0014] 其中：1一加载电机，2-联轴器，3-风电齿轮箱，4-模拟机舱，4-1-第一通孔， 4-2-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】
[0015] 见图1~3所示，本实用新型风电齿轮箱的试验装置，包括风电齿轮箱3和陪试齿 轮箱5,还具有用隔溫材料制成的模拟机舱4、冷暖设备、通风管、机舱环境溫度传感器及数 据采集器，模拟机舱4罩在风电齿轮箱3上，通过模拟机舱4提供所需风电齿轮箱3试验时 各工况下的环境溫度。见图3所示，该模拟机舱可为矩形，也可采用其它形状，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的输入轴穿出第一通孔4-1与陪试 齿轮箱5的输出轴连接，见图1、2所示，本实用新型的风电齿轮箱3的输出轴穿出第二通孔 4-2后与联轴器2连接，再通过联轴器2与加载电机1连接，且陪试齿轮箱5的输入轴与驱 动电机6连接，同样，陪试齿轮箱5的输入轴通过联轴器2与驱动电机6连接。
[0016] 本实用新型在模拟机舱4外部设置有冷暖设备（图中未视出），该冷暖设备采用现 有设备，冷暖设备和模拟机舱4之间设置有通风管，通过冷暖设备及通风管将冷热风导入 模拟机舱4内，使模拟机舱4在设定的溫度下进行试验。
[0017] 本实用新型将多个机舱环境溫度传感器布置在模拟机舱4的内壁四周，可设置在 模拟机舱4的四角，通过多个机舱环境溫度传感器采集模拟机舱4内的溫度，在设定的环境 溫度下进行各项试验。本实用新型在模拟机舱4顶部的通风口 4-3,通风口 4-3与散热器的 出风口相通，本实用新型在通风口 4-3处安装有齿轮箱冷却风扇（图中未视出）。
[0018] 本实用新型在风电齿轮箱3的轴承外圈对应的轴承座安装孔处安装有用于测量 轴承溫度的溫度传感器，而风电齿轮箱3的油池内安装有用于测量油池溫度的油溫传感 器，风电齿轮箱3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，数据采集 器与机舱环境溫度传感器、油溫传感器W及轴承溫度传感器和润滑油入口压力传感器连 接，与各传感器连接的数据采集器用于接收风电齿轮箱3上的油溫传感器、轴承溫度传感 器、润滑油入口压力传感器W及环境溫度传感器采集的数据，该数据采集器W 1化的频率 进行实时记录，通过环境溫度传感器测得模拟机舱溫度，并通过冷暖设备将模拟机舱4达 到设定试验的溫度，根据试验要求，数据采集器采集油溫、轴承溫度W及润滑油入口压力， 实时记录。
[0019] 采用本实用新型风电齿轮箱试验装置对风电齿轮箱进行测试时，按W下步骤。
[0020] (I)、将风电齿轮箱3设置在隔溫的模拟机舱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。
[0021] 似、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。
[0022] 樹、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。
[0023] 本实用新型在风电齿轮箱3的各轴承外圈对应的轴承座安装孔处安装有用于测 量轴承外圈溫度的轴承溫度传感器，风电齿轮箱3的油池内安装有用于测量油池溫度的油 溫传感器，风电齿轮箱3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，模 拟机舱4内安装有多个用于采集模拟机舱内部环境溫度的机舱溫度传感器，可将机舱溫度 传感器安装在模拟机舱4的内壁四周，通过多个机舱溫度传感器采集模拟机舱4内的溫度。
[0024] (4)、启动冷暖设备，将模拟机舱环境溫度从-30°C依次递增预热至40°C，该冷暖设 备按每1~5°C将模拟机舱环境溫度从-30°C进行依次递增预热至40°C，本实用新型冷暖设 备可按每5 °C将模拟机舱环境溫度从-3(TC进行依次递增预热至4(TC，或可按每TC将模拟 机舱环境溫度从-30°C进行依次递增预热至40°C，还或可按每2. 5°C或按每4°C将模拟机舱 环境溫度从-30°C进行依次递增预热至40°C，机舱溫度传感器采集模拟机舱内部环境溫度 达到所设定Ni个工况下的机舱环境溫度Xi,该i = 1…n，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溫度平衡状态。本实用新型风电齿轮箱连续 运行比，在任意一个工况下，风电齿轮箱的轴承溫度Ai和油池溫度B 1在5min内波动范围 小于0. 5°C为达到溫度平衡的判断标准，否则延长运行时间直至溫度达到平衡。
[00巧]数据采集器记录溫度平衡后在各对应的模拟机舱环境溫度Xi下，风电齿轮箱的各 点的轴承溫度Ai、油池溫度Bi及润滑油入口压力Cl,其中该i = 1…n，当所有工况下风 电齿轮箱的油池溫度均小于85°C、轴承溫度均小于95°C、且润滑油入口压力均大于0.化ar 时，判断风电齿轮箱溫度性能合格，并进入下一步数据分析，否则，结束试验，从新更换风电 齿轮箱进行测试。
[00%] 本实用新型可按照GB/T 19073 "风力发电机组齿轮箱"中的要求，油池最高溫度 不得高于85°C，轴承外圈溫度不得超过95°C，风电齿轮箱3在任一环境溫度下运行溫度是 否满足要求，只有在判断风电齿轮箱3在所有环境溫度下试验合格，才能继续进行W下数 据统计分析。当油池溫度、轴承溫度W及润滑油入口压力任何一项超出范围，则终止试验。 [0027] 脚、采用最小二乘法对轴承溫度Ai与模拟机舱环境溫度Xi的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溫度X下出厂试验的轴承溫度A的合格判定 标准：日1乂+日厂 A A<A<aiX+a2+ A A。 W測其中
[0029] 且A A为轴承溫度判定区域范围，可取A A为0~5°C，该A A可为1~4°C，如 AA为2°C或：TC等。
[0030] 采用最小二乘法对油池溫度Bi与模拟机舱环境溫度X 1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溫度X下出厂试验的油池溫度B的合格判定标准： biX+b 厂 AB<B<biX+b2+AB， W川其中
阳03引且AB为油池溫度判定区域范围，可取AB为0~5°C，该AB可为1~4°C，如 AB2°C或 3°C等。
[0033] 采用最小二乘法对润滑油入口压力Ci与模拟机舱环境溫度X 1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溫度X下出厂试验的润滑油入口压力C的 合格判定标准为：c,x+c，- A C<C<c,X+c，+ A C。
[0034]
[0035] 且AC为润滑油入口压力判定区域范围，可取AC为0~0.化ar，如该AC可为 0. 1 ~0. Abar,如该 A C 可为 0. 2ba;r 或 0. Sbar 等。
[0036] 本实用新型对型号一的风电齿轮箱进行测试。该型号一的风电齿轮箱3设置在隔 溫的模拟机舱4内，型号一的风电齿轮箱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，陪试齿轮箱5的输入侧与驱动电机 6连接，将型号一的风电齿轮箱3和陪试齿轮箱5背靠背连接在加载试验台上，并在型号一 的风电齿轮箱3各轴承外圈对应的轴承座安装孔处安装轴承溫度传感器、油池内安装油溫 传感器，润滑油入口处安装油压传感器，按设定的15种工况Ni,即Ni (i = I"，15)，将模拟机 舱环境溫度Xi,按每5°C依次递增，即将机舱环境溫度从-30°C进行依次递增预热至40°C， 使风电齿轮箱3在额定转速和额定负载下运行至溫度平衡，记录对应的风电齿轮箱3的轴 承溫度Ai、油池溫度Bi及润滑油入口压力C 1，该i = I'''15,具体测量数据见表1所示。 |；0〇37]表 1
[0038]
[0039] 采用最小二乘法对轴承溫度Al与模拟机舱环境溫度X 1的离散测试数据进行直线 拟合，建立该型号一的风电齿轮箱在不同环境溫度X下出厂试验的轴承溫度A的合格判定 申不准：3iX+a厂 A A〈A〈aiX+a2+ A A, W40] 经计算得到的曰1和a 2:
[0041 ]
，
[0042] 拟合得到的二者线性关系式为：A = 0.36X+59.533(-30°C《X《40°C )，并取 AA = 5°C，建立该型号一的风电齿轮箱批量出厂试验轴承溫度在不同环境溫度下测试 的合格判定标准为：〇. 36X+59. 533-5 < A < 0. 36X巧9. 533+5,也即 0. 36X+54. 533 < A < 0. 36X+64. 533。
[0043] 图4是按照该关系式绘制的轴承溫度A在不同环境溫度X下测试的判定合格区域 范围，只有当实测的轴承溫度位于阴影区域面积时才能判定该项点合格，否则为不合格。
[0044] 采用最小二乘法对油池溫度Bi与模拟机舱环境溫度X 1的离散测试数据进行直线 拟合，建立该型号一的风电齿轮箱3在不同环境溫度X下出厂试验的油池溫度B的合格判 定标准：biX+b厂 A B<B<biX+b2+ A B， W45] 经计算得到的bi和bz:
[0046]
'
[0047] 拟合得到的二者线性关系式为：B = 0. 26X+49. 496(-30°C《X《40°C )，取AB =5°C，建立该型号一的电齿轮箱批量出厂试验油池溫度B在不同环境溫度X下测试 的合格判定标准为：〇. 26X+49. 496-5 < B < 0. 26X+49. 496+5,也即 0. 26X+44. 496 < B < 0. 26X巧4. 496。
[0048] 图5是按照该关系式绘制的油池溫度在不同环境溫度下测试的判定合格区域范 围，只有当实测的油池溫度位于阴影区域面积时才能判定该项点合格，否则为不合格。
[0049] 采用最小二乘法对润滑油入口压力Ci与模拟机舱环境溫度X 1的离散测试数据进 行直线拟合，建立该型号一的风电齿轮箱3在不同环境溫度X下出厂试验的润滑油入口压 力C的合格判定标准为：CiX+&- A C<C<CiX+C2+ A C，
[0050] 计算得到的Cl和C 2:
[0051]
[0052] 拟合得到的二者线性关系式为：C = -0. 0314X+3. 05 (-30°C《X《40°C )，取 AC = 0. 3bar，建立该型号一的风电齿轮箱批量出厂试验润滑油入口压力C在不同环境 溫度X下测试的合格判定标准为：-0. 0314X+3. 05-0. 3 < C < -0. 0314X+3. 05+0. 3,也 即-0. 0314X巧.7日 < C < -0. 0314X+3. 35。
[0053] 图6是按照该关系式绘制的润滑油入口压力在不同环境溫度下测试的判定合格 区域范围，只有当实测的润滑油入口压力位于阴影区域面积时才能判定该项点合格，否则 为不合格。
[0054] 本实用新型通过对型号一的风电齿轮箱进行了模拟机舱环境溫度模拟测试，并建 立了该型号的风电齿轮箱轴承溫度A的判定标准为：0. 36X+54. 533 < A < 0. 36X+64. 533， 油池溫度B的判定标准为：0. 26X+44. 496 < B < 0. 26X巧4. 496, W及润滑油入口压力C的 判定标准为：-〇. 0314X+2. 75 < C < -0. 0314X+3. 35。
[0055] 对型号一的风电齿轮箱批量生产的5台风电齿轮箱进行了常规的出厂试验，且环 境溫度即为车间溫度，分别将该型号各风电齿轮箱安装在试验台上，与陪试齿轮箱背靠背 连接，在该型号各风电齿轮箱的轴承外圈对应的轴承座安装孔处安装轴承溫度传感器、油 池内安装油溫传感器、润滑油入口处安装油压传感器，通过轴承溫度传感器、各油溫传感器 W及油压传感器，在各风电齿轮箱在额定转速和额定扭矩下运行至溫度平衡时进行测量， 具体测量的数据见表2所示，其中编号为4号的风电齿轮箱的轴承溫度不满足上述判定标 准，溫度偏高，因此判定其出厂试验不合格，其余4台风电齿轮箱满足判定要求。由此可 W看出，运5台风电齿轮箱测量值虽然均在GB/T 19073规定的要求之内，如仅按照GB/T 19073的规定来判定出厂试验是否合格，该4号风电齿轮箱的异常问题是无法有效识别。表 2
[00561
[0057] 能方便快速对风电齿轮箱作出准确的判断。
【主权项】
1. 一种风电齿轮箱的试验装置，包括风电齿轮箱（3)和陪试齿轮箱（5)，其特征在于： 还具有用隔温材料制成的模拟机舱（4)、冷暖设备、通风管、环境温度传感器及数据采集器， 模拟机舱（4)罩在风电齿轮箱（3)上，模拟机舱（4)的两端设有第一通孔（4-1)及第二通 孔（4-2)，所述的风电齿轮箱（3)的输入轴穿出第二通孔（4-2)与陪试齿轮箱（5)的输出 轴连接，风电齿轮箱（3)的输出轴穿出第一通孔（4-1)与加载电机（1)连接，且陪试齿轮箱 (5)的输入轴与驱动电机（6)连接，模拟机舱（4)外部设置有冷暖设备，冷暖设备与模拟机 舱（4)之间设置有通风管，数个环境温度传感器布置在模拟机舱（4)的四周，在风电齿轮箱 (3)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（3)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（3)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，与各传感器连接的数据采集器用于接收风 电齿轮箱（3)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。2. 根据权利要求1所述的风电齿轮箱的试验装置，其特征在于：所述模拟机舱（4)顶 部的通风口（4-3)处安装有齿轮箱冷却风扇。
【专利摘要】本实用新型涉及一种风电齿轮箱的试验装置，包括风电齿轮箱和陪试齿轮箱，模拟机舱罩在风电齿轮箱上，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温度传感器，风电齿轮箱的油池内安装有油温传感器，风电齿轮箱在润滑油入口处安装有油压传感器，数据采集器与各传感器连接。本实用新型能方便安装各种型号的风电齿轮箱，能准确采集风电齿轮箱真实工作时的数据。
【IPC分类】G01M13/02
【公开号】CN205384140
【申请号】CN201520792982
【发明人】黎康康, 王志勇
【申请人】南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司
【公开日】2016年7月13日
【申请日】2015年10月14日