齿轮箱运行状态监测前端及其构成的监测系统的制作方法

1.本实用新型涉及风力发电技术领域，具体涉及一种齿轮箱运行状态在线监测前端及其构成的监测系统。


背景技术：

2.风力发电机组的安装位置一般比较偏远，运行环境十分恶劣，导致机组发生故障的几率非常高，机组的安装和维修工作比较困难，并且安装维修费用高。齿轮箱是风力发电机组中一个重要的机械部件，在风力发电机组中起传输动力的作用。齿轮箱的运行状态是机组能否正常工作的重要影响因素，因此对于齿轮箱的运行状态监测显得尤为重要，目前现有技术中尚无能够有效监测齿轮箱运行状态的监测装置。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的在于提供一种齿轮箱运行状态在线监测前端及其构成的监测系统，以解决现有技术中齿轮箱出现故障无法及时监测维修的问题。
4.为了实现上述目的，本实用新型一方面提供了一种齿轮箱运行状态监测前端，包括安装结构、至少一个固定于安装结构上的油液磁性颗粒含量检测单元、至少一个固定于安装结构上的油液相对湿度检测单元。
5.进一步地，所述油液磁性颗粒含量检测单元包括固定于安装结构上的磨损度传感器以及设置于磨损度传感器上的磨损度传感器电缆接头。磨损度传感器将记录在其头部永磁区域所积累的磁性物质数量，传感器通过侦测磁性颗粒的含量来测量机械元件的磨损程度。
6.进一步地，所述油液相对湿度检测单元包括固定于安装结构上的湿度传感器以及设置于湿度传感器上的湿度传感器电缆接头。湿度传感器通过测量油液的相对湿度，因此直接显示水份饱和度，不受油液类型和温度影响。
7.进一步地，所述安装结构包括油液流经管道、设置于油液流经管道两端的安装接口。使用非常灵活，接口安装位置可以任意选择，接口尺寸可根据需求选择，并且不影响测量精度。
8.进一步地，所述安装接口包括设置于油液流经管道一端的内螺纹接口、设置于油液流经管道另一端的外螺纹接口。
9.发明人在实际工作中发现，齿轮箱润滑是减少齿轮箱传动中齿和轴承的磨损、改善齿和轴承工作条件、提高预期寿命的有效方法，因而可以通过齿轮箱润滑油的状态反映齿轮运行情况，由此通过实时对齿轮箱润滑油的状态进行检测和分析诊断，可以判断出齿轮箱内部齿轮及轴承实际状态。
10.通过监测、测量及分析齿轮箱内部产生的磨损颗粒,可以得到齿和轴承工作面的状态, 以及是否可承受进一步的磨损等有用信息。大多数机器失效期的磨粒特征尺寸,多在 20um-200um之间，而这些信息是充分体现磨损部件的工作寿命的重要依据。
11.润滑油中混入水后，会与水发生亲合作用而使油液乳化生成乳化液，降低了润滑性能；同时水与润滑油中的硫、氯离子作用生成硫酸和盐酸，将加速润滑油的劣化，使润滑油失去润滑作用，导致齿和轴承磨损失效。
12.本实用新型齿轮箱运行状态监测前端通过安装结构接入齿轮箱润滑冷却系统油泵吸入口、过滤器出口、散热器入口、散热器出口、分配器入口或旁路系统中油泵吸入口、精过滤器出口等油液流动位置，油液磁性颗粒含量检测单元、油液相对湿度检测单元串联在其中，当齿轮箱润滑冷却系统启动后，油液磁性颗粒含量检测单元检测其头部永磁区域所积累的磁性物质数量，通过侦测磁性颗粒的含量来测量机械元件的磨损程度；油液相对湿度检测单元通过测量油液的相对湿度，因此直接显示水份饱和度，不受油液类型和温度影响。工作人员根据监测数据，对齿轮箱设备进行评估，并采取相应的措施。
13.本实用新型另一方面还提供了一种齿轮箱运行状态监测系统，包括监测前端以及与监测前端相连的中控上位机，所述监测前端包括安装结构、至少一个固定于安装结构上的油液磁性颗粒含量检测单元、至少一个固定于安装结构上的油液相对湿度检测单元。本实用新型监测前端实时将测量数据通过模拟量传输至中控端，工作人员根据监测数据，对齿轮箱设备进行评估，并采取相应的措施。
14.进一步地，所述油液磁性颗粒含量检测单元为磨损度传感器以及设置于磨损度传感器上的磨损度传感器电缆接头，所述磨损度传感器电缆接头与中控上位机相连。
15.进一步地，所述油液相对湿度检测单元包括固定于安装结构上的湿度传感器以及设置于湿度传感器上的湿度传感器电缆接头，所述湿度传感器电缆接头与中控上位机相连。
16.由此本实用新型可在恶劣的运行环境(温度-40℃～85℃)，经过严格的环境和电磁兼容测试，具备很好的防爆、抗电磁干扰、高稳定、抗瞬态高压性能；
17.进一步地，所述监测前端与中控上位机通过rs232串口相连。
18.进一步地，所述安装结构包括油液流经管道、设置于油液流经管道两端的安装接口。油液流经管道供润滑油流过，供油液磁性颗粒含量检测单元、油液相对湿度检测单元对相应数据进行检测。由此使用非常灵活，接口安装位置可以任意选择，接口尺寸可根据需求选择，并且不影响测量精度。
19.本实用新型齿轮箱运行状态监测前端通过安装结构接入齿轮箱润滑冷却系统或旁路或旁路系统中，油液磁性颗粒含量检测单元、油液相对湿度检测单元串联在其中，当齿轮箱润滑冷却系统启动后，油液磁性颗粒含量检测单元检测其头部永磁区域所积累的磁性物质数量，通过侦测磁性颗粒的含量来测量机械元件的磨损程度；油液相对湿度检测单元通过测量油液的相对湿度，因此直接显示水份饱和度，不受油液类型和温度影响。工作人员根据监测数据，对齿轮箱设备进行评估，并采取相应的措施，由此保障了齿轮箱的正常运行。
20.本实用新型较现有技术相比，可以满足对齿轮箱润滑品质及齿轮箱磨损状态进行实时在线监测，及时反映齿轮箱的状态，降低维护成本及维护难度。
21.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
22.构成本实用新型的一部分的附图用来辅助对本发明的理解，附图中所提供的内容及其在本实用新型中有关的说明可用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
23.图1为本实用新型齿轮箱运行状态监测前端的结构示意图。
24.图2为本实用新型齿轮箱运行状态监测系统的结构示意图。
具体实施方式
25.下面结合附图对本实用新型进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。在结合附图对本实用新型进行说明前，需要特别指出的是：
26.本实用新型中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。
27.此外，下述说明中涉及到的本实用新型的实施例通常仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
28.关于本实用新型中术语和单位。本发明的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
29.本实用新型齿轮箱运行状态监测前端，包括安装结构、至少一个固定于安装结构上的油液磁性颗粒含量检测单元、至少一个固定于安装结构上的油液相对湿度检测单元。
30.所述油液磁性颗粒含量检测单元包括固定于安装结构上的磨损度传感器2以及设置于磨损度传感器2上的磨损度传感器电缆接头21。
31.所述油液相对湿度检测单元包括固定于安装结构上的湿度传感器3以及设置于湿度传感器3上的湿度传感器电缆接头31。
32.上述所述安装结构包括油液流经管道1、设置于油液流经管道1两端的安装接口。
33.所述安装接口包括设置于油液流经管道1一端的内螺纹接口5、设置于油液流经管道1 另一端的外螺纹接口4。
34.齿轮箱运行状态监测系统，包括监测前端6以及与监测前端6相连的中控上位机8，所述监测前端6包括安装结构、至少一个固定于安装结构上的油液磁性颗粒含量检测单元、至少一个固定于安装结构上的油液相对湿度检测单元。
35.所述油液磁性颗粒含量检测单元为磨损度传感器2以及设置于磨损度传感器2上的磨损度传感器电缆接头21，所述磨损度传感器电缆接头21与中控上位机8相连。
36.所述油液相对湿度检测单元包括固定于安装结构上的湿度传感器3以及设置于湿度传感器3上的湿度传感器电缆接头31，所述湿度传感器电缆接头31与中控上位机8相连。
37.所述监测前端6与中控上位机8通过rs232串口7相连。
38.如图1所示，齿轮箱运行状态监测前端，包括安装结构，所述安装结构包括油液流经管道1、设置于油液流经管道1两端的安装接口。油液流经管道1上设有至少一个固定于油液流经管道1上的油液磁性颗粒含量检测单元、至少一个固定于油液流经管道1上的油液相
对湿度检测单元。所述油液磁性颗粒含量检测单元包括固定于安装结构上的磨损度传感器2以及设置于磨损度传感器2上的磨损度传感器电缆接头21。所述油液相对湿度检测单元包括固定于安装结构上的湿度传感器3以及设置于湿度传感器3上的湿度传感器电缆接头31。所述安装接口包括设置于油液流经管道1一端的内螺纹接口5、设置于油液流经管道1另一端的外螺纹接口4。
39.结合图1、图2，齿轮箱运行状态监测系统，包括监测前端6以及与监测前端6相连的中控上位机8，齿轮箱运行状态监测前端，包括安装结构，所述安装结构包括油液流经管道1、设置于油液流经管道1两端的安装接口。油液流经管道1上设有至少一个固定于油液流经管道1上的油液磁性颗粒含量检测单元、至少一个固定于油液流经管道1上的油液相对湿度检测单元。所述油液磁性颗粒含量检测单元包括固定于安装结构上的磨损度传感器2以及设置于磨损度传感器2上的磨损度传感器电缆接头21。所述油液相对湿度检测单元包括固定于安装结构上的湿度传感器3以及设置于湿度传感器3上的湿度传感器电缆接头31。所述安装接口包括设置于油液流经管道1一端的内螺纹接口5、设置于油液流经管道1另一端的外螺纹接口4。所述磨损度传感器电缆接头21与中控上位机8相连。所述湿度传感器电缆接头31 与中控上位机8相连。所述监测前端6与中控上位机8通过rs232串口7相连。
40.本实用新型齿轮箱运行状态在线监测前端及其构成的监测系统在具体应用到风机系统中时，通过安装接口串联安装在齿轮箱润滑冷却系统或齿轮箱润滑旁路系统中，本实用新型齿轮箱运行状态监测前端通过安装结构接入齿轮箱润滑冷却系统或旁路或旁路系统中，油液磁性颗粒含量检测单元、油液相对湿度检测单元串联在其中，当齿轮箱润滑冷却系统启动后，油液磁性颗粒含量检测单元检测其头部永磁区域所积累的磁性物质数量，通过侦测磁性颗粒的含量来测量机械元件的磨损程度；油液相对湿度检测单元通过测量油液的相对湿度，因此直接显示水份饱和度，不受油液类型和温度影响。工作人员根据监测数据，对齿轮箱设备进行评估，并采取相应的措施。
41.具体使用过程中，当润滑油流经过本实用新型齿轮箱运行状态在线监测装置时，磨损度传感器将记录在其头部永磁区域所积累的磁性物质数量。磨损度传感器可以区分微米级细小颗粒物与毫米级的磁性碎片。根据0
…
100％的输出信号,磁性颗粒在测量表面的分布可以被读出，通过读取的数据进行分析对比由此判断齿轮箱内部磨损状态。此外磨损度传感器也可以补偿用永磁区域,颗粒物可以脱离传感器头部(自动清除程序)，通过两次清除程序的时间间隔, 元件的磨损程度可以得到呈现。湿度传感器记录油液相对湿度和温度，通过油液特定校准，可以计算油液的绝对湿度至饱和极限。在线监测装置数据可以通过rs232串口或can(canopen 或sae j1939)或通过交流输出(4...20ma)完成传输至中控上位机，并显示在中控面板上面。
42.本实用新型齿轮箱运行状态在线监测前端及其构成的监测系统较现有技术相比，具有以下优点：
43.1、可在恶劣的运行环境(温度-40℃～85℃)，经过严格的环境和电磁兼容测试，具备很好的防爆、抗电磁干扰、高稳定、抗瞬态高压性能；
44.2、可以满足对齿轮箱润滑品质及齿轮箱磨损状态进行实时在线监测，及时反映齿轮箱的状态，降低维护成本及维护难度；
45.3、使用非常灵活，安装接口位置可以任意选择，接口尺寸可根据需求选择，并且不
影响测量精度。
46.以上对本实用新型的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。基于本实用新型的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。