用于識別傳動裝置上的故障的方法制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種用于在具有至少一對相互嚙合的齒輪（9，10）的齒輪傳動級（2，3）中識別故障的方法，其中，通過至少一個振動傳感器（4，5）檢測振動信號，該振動信號與在傳動級（2，3）的運行中出現的振動對應一致，并對檢測到的振動信號進行分析，以便識別可能的故障，其中，借助于振動傳感器（4，5）檢測振動信號，該振動信號與振動對應一致，該振動是由于滾切-和沖擊運動，在至少一對齒輪（9，10）的、在載荷的作用下進行的齒嚙合而引起的，將振動信號與校準振動信號進行比較，由振動信號與校準振動信號的偏差求出作用在傳動裝置（1）上的轉矩，并且在評估振動信號時，在可能的故障方面，對求出的轉矩加以考慮。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種用于在具有至少一對相互嚙合的齒輪的齒輪傳動級中識別故障的方法，其中，通過至少一個振動傳感器檢測振動信號，該振動信號與在傳動級的運行中出現的振動對應一致，并對檢測到的振動信號進行分析，以便識別可能的故障。此外本專利技術還涉及一種用于在齒輪傳動級中識別故障的裝置。
技術介紹
在工業領域中的許多機器中，傳動裝置都是核心的部件。這些傳動裝置在運行中受到的載荷大，并因此導致磨損大，其中這可能引起故障，這些故障可能使得傳動裝置和整個機器的功能惡化和尤其是失效。為了使這種和故障有關的失效和由此帶來的經濟損失最小化或者說將其阻止，要致力于觀察傳動裝置的功能。在此采用了狀態監測系統(Condition Monitoring Systems - CMS),利用該系統可以在連續運行中監測部件、例如 傳動裝置是否按規定工作，或者是否功能有故障或者說有這樣的傾向。故障的出現或者即將來臨可以按此方式提前識別，從而可以采取適合的措施，以便局部限制故障，或者說同時地且有效地消除故障。以下可以通過提前的故障識別來減小機器的運行限制或停機時間。當前，這樣的狀態監測系統，尤其是在通過風力來產生能量的背景里具有意義，這是因為必須保證風力發電設備的持久可靠的運行，以便實現連續的供電，并且是設備的經濟性運行的先決條件。在這里特別注意到傳動裝置的狀態監測，這是因為風力發電設備的傳動裝置在風力發電設備的多個部件中是每次故障的停機時間最長的。長的停機時間在此受到復雜的修理過程和故障部件有時難于夠到的影響而導致。狀態監測-或者說狀態診斷系統，正如在風力領域所應用的那樣，一般包括設備的溫度監測裝置；在設備里使用潤滑油的狀態監測裝置；和振動監測裝置。在振動監測裝置中借助于適合的振動傳感器監測隨著部件的運行而產生的振動，以便能夠探測與風力發電設備的、或者說其部件的正常運行的偏差情況，這些偏差說明了存在的故障。監測并記錄了當前的運行參數、例如轉速或者載荷。狀態監測在已知的方法中一般要進行較長的時間。為了識別故障，將檢測到的信號與參考值進行比較，該參考值在校準測量的范疇中檢測到或者借助于模擬方法已經得至IJ。可以對存在有故障時所檢測到的振動圖例進行編目，并且然后將它們提供用于與今后要檢測的振動圖例進行比較。只有在檢測編目的振動圖例和將振動圖例與其比較，預計到相同的運行參數時，才能夠通過比較進行可靠的故障診斷。由于風速變化很大，風力發電設備經受的載荷譜就比較寬，而受運行限制的參數在一個寬的范圍上。因而一般不能夠或者只是用高的費用才能夠給所有可以考慮的系統運行狀態存入參考值。由于這種原因，例如用一種所謂的包絡線技術來工作。參考信號在此分別分配有一個最小的和最大的值，因此對受運行限制的偏差的范圍進行估計和預定。如果信號位于這個參考窗口之外，那么偏差被解釋為取決于故障的。然而這可能有不精確性，而且對于一種可靠的故障識別來說，必須請出專家，專家對檢測的信號進行分析，并根據其經驗可以識別出可能的故障。這被認為是不足的，這是因為尤其是由于安裝的風力發電設備很多，因此要考慮到可以請的專家不夠，而且除此之外請專家來識別故障會導致費用高。因而力求對在狀態監測范圍里所檢測到的數據，在存在有故障的方面的分析進行改進。在此，對于可靠的故障診斷來說尤其必要的是將通過當前運行參數的變化所引起的檢測到的信號的變化與取決于故障的變化區分開。在公開出版物“探測初期風力渦輪機傳動箱故障用于在線狀態監測的信號分析方法，，的范疇中(，，Detecting Incipient Wind Turbine Gearbox Failure:The SignalAnalysis Method for On-Line Condition Monitoring“)，作者是 CJ Craptree 等人，歐洲風能會議(European Wind Energy Conference2010 (EffEC 2010))提出建議將在狀態診斷的范疇中所檢測到的信號標準化為一個運行參數、在這里為載荷，因而應該使故障識別的可靠性得到改善。除此之外還提出了一種在線狀態監測的分析方法，通過該方法在早期階段來識別出現的傳動裝置故障，其方法是對多個在狀態監測的范疇中記錄的獨立信號加以考慮并進行比較。對這種多參數計算途徑來說，尤其是對被記錄的傳動裝置振動和 油狀態加以考慮。
技術實現思路
本專利技術的目的是，提出另一種用于識別故障的方法，該方法可以實現對傳動裝置上的故障的可靠識別或者說預測，其中，故障識別可以自動化地進行，并且可以經濟有利地應用該方法。該目的根據本專利技術由此來實現借助于振動傳感器檢測振動信號，該振動信號與振動對應一致，振動是由于滾切-和沖擊運動，在至少一對齒輪的、在載荷的作用下進行的齒嚙合而引起的。將振動信號與校準振動信號進行比較，并且由振動信號與校準振動信號的偏差求出作用在傳動裝置上的轉矩。接下來，在評估振動信號時，在可能的故障方面，對求出的轉矩加以考慮。本專利技術基于以下認識一對齒輪的處于嚙合的齒在有載荷時發生變形。變形按照胡克定理對于直線彈性情況來說，取決于所施加的力和變形構件的彈簧常數。因此在齒輪傳動級中，齒的剛性與所施加轉矩一起確定了 嚙合齒的變形程度有多大。這種關系根據本專利技術被充分利用，以求出轉矩。由于處于嚙合狀態中的齒的取決于載荷的變形，齒的嚙合的過程發生變化。這種變化可以借助于振動傳感器探測到。為此在傳動裝置上檢測振動信號，這種信號與由于滾切-和沖擊運動，在載荷作用下進行齒嚙合時所引起的振動對應一致。檢測到的振動信號則被與校準振動信號比較，并由振動信號與校準振動信號的偏差確定作用在傳動裝置上的轉矩。如果借助于振動傳感器來監測傳動裝置的狀態，就可以識別故障情況，這是因為傳動裝置部件的取決于磨損和故障的變形也導致所檢測到的振動信號的變化。為此對于檢測到的振動信號例如就重要的點而言進行分析，并與參考值進行比較。同時在振動信號里可能存在有取決于故障的、形狀為尖峰或者邊沿(Flanken)的偏差。信號里的尖峰或者邊沿也可能取決于故障地發生移動。通過根據本專利技術的對作用在傳動裝置上的轉矩的考慮，在分析信號時就可以將純粹取決于運行的振動信號變化與取決于故障的變化區分開。在這里可以將檢測到的振動信號例如標準化為根據本專利技術求出的轉矩，其中，可以應用各種不同的已知的數學的或者取決于功能的方法。因此簡單地保證了可靠的故障識別或者說故障預測，并因此保證了包括傳動裝置的設備的經濟運行。在本專利技術的一種實施方式中可以設計為檢測與另一對齒輪的一個齒哨合對應一致的一個振動信號。然后將振動信號與一個校準振動信號進行比較，并由兩個振動信號與相應的校準振動信號的偏差值求出作用在傳動裝置上的轉矩。在此可以檢測 動信號，該振動信號與設置在一個軸上的在軸向有間距的位置上的兩對嚙合的齒輪對應一致。因此為了確定轉矩，也可以考慮取決于載荷的軸的變形。在載荷作用下無論是齒輪對的齒，還是位于兩個齒輪對之間的軸部段都可能有變形。測定兩個與齒的嚙合對應一致的振動信號與相應的校準振動信號的偏差的差值則也包括了取決于載荷的軸的變形。與兩對齒輪對應一致的在此可以是單獨的振動信號，或者是一個信號的不同的振動信號分量。在有利的設計方案中可以將一個振動信號用作為校準振動本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于在具有至少一對相互嚙合的齒輪（9，10）的齒輪傳動級（2，3）中識別故障的方法，其中，通過至少一個振動傳感器（4，5）檢測振動信號，所述振動信號與在所述傳動級（2，3）的運行中出現的振動對應一致，并對檢測到的所述振動信號進行分析，以便識別可能的故障，其特征在于，？借助于所述振動傳感器（4，5）檢測振動信號，所述振動信號與振動對應一致，振動是由于滾切？和沖擊運動，在至少一對所述齒輪（9，10）的、在載荷的作用下進行的齒嚙合而引起的，？將所述振動信號與校準振動信號進行比較，？由所述振動信號與所述校準振動信號的偏差求出作用在傳動裝置（1）上的轉矩，并且？在評估所述振動信號時，在可能的故障方面，對求出的轉矩加以考慮。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：阿爾諾·克萊恩希帕斯，揚迪爾克·雷默斯，
申請(專利權)人：西門子公司，
類型：發明
國別省市：