一种基于同轴双电机的风电齿轮箱测试方法

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种基于同轴双电机的风电齿轮箱测试方法。

背景技术

目前，海上风力发电技术发展迅猛，相关的产品和部件测试也日趋严格。在大型风电齿轮箱的出厂测试时，通常都会抽选若干风电齿轮箱作为测试样机通过测试平台进行测试，传统测试平台如图1所示。要求对测试样机进行100％-120％的加载测试，测试功率可达到5MW-30MW之间。以10MW齿轮箱为例，100％加载扭矩大概是90640Nm，一般100％加载会持续1-2小时，然后还有110％，120％的超载试验，一般15-30分钟。

其不足之处在于：1、由于测试时间较长，抽取的测试样机数量有限，偶然性比较高，不足以代表同一生产批次的质量水平；2、同一测试平台结构单一，能完成的测试项目有限，无法模拟海上风力发电可能遇到的各种复杂场景。

发明内容

本发明公开了一种基于同轴双电机的风电齿轮箱测试方法。

它通过这样的技术方案实现的，具体步骤如下：

选取若干同批次若干风电齿轮箱作为测试样机；

拆解同轴双电机变为第一测试电机和第二测试电机，第一测试电机和第二测试电机共同轮流测试所有测试样机，记录测试样机的振动信息；

采用移动滑窗以相同的时间间隙和时长，截取所有振动信息，每台测试样机均获取若干滑窗振动特征；

根据滑窗振动特征，从测试样机中选取进阶测试样机；

将第一测试电机和第二测试电机连接为同轴串联双电机，进阶测试样机连接负载恒定负载扭矩，以同轴串联双电机依次对进阶测试样机进行交变载荷测试；

选出测试过程中有出现故障的风电齿轮箱作为故障样机，不予以通过测试。

该实施例的优点在于，采用了可一分为二的同轴双电机，对于测试样机先采用相对强度较低速度较快的双电机分别测试，可增加同批次抽样风电齿轮箱的数量节省检测时间；采用滑窗振动信号分析的方式，找出测试样机中更有可能出现故障的风电齿轮箱作为进阶测试样机，可有效找出更易出现故障的进阶测试样本；将两个电机组装为一个同轴双电机，可提供更大的测试强度，针对更有可能出现故障的风电齿轮箱进行高强度交变载荷测试提高测试标准和测试质量。

进一步地，若测试样机中出现了故障样机，则记录并排除故障样机，之后补充与故障样机相同数量的风电齿轮箱作为测试样机，重复测试。

该实施例的优点在于，对于出现过故障的同一批次风电齿轮箱，可增加测试次数，提高测试准确度。

进一步地，第一测试电机和第二测试电机共同轮流测试所有测试样机，具体方法如下：

测试样机的负载端连接在负载电机上，负载电机设置为恒定负载扭矩

测试样机的输入端连接在第一测试电机或第二测试电机上；

第一测试电机或第二测试电机以恒定功率

若测试过程中，测试样机出现故障，则则记录并排除故障的测试样机。

该实施例的优点在于，可在同一时间内同时完成两台风电齿轮箱的测试，缩短了测试时间，可提高测试样机的数量；在低强度检测过程中，可对振动信号进行分析，找出更易出现问题的测试样机。

进一步地，获取若干滑窗振动特征的具体方法如下：

以第一测试电机或第二测试电机开始驱动测试样机为起始点，以测试样机停止转动为停止点；

在起始点到停止点之间设定若干采样点，为每个采样点设定滑窗时长，获取每个滑窗对应的所有测试样机的振动信息，既为所有测试样机的滑窗振动特征。

该实施例的优点在于，采用相同时段及长度的滑窗，可规避每次测试的差异性，使测试样机之间可相互比较；同时，滑窗的使用还可以减小振动信号的分析量，提高分析计算速度，根据实际需要，可调整滑窗的数量、间隔以及长短，以达到分析准确度的要求，具有适应性。

进一步地，选取进阶测试样机，具体方法如下：

分析计算每段滑窗振动特征，获取每段滑窗振动特征的最大振幅和最大振动频率，以同一滑窗对应的所有测试样机的最大振幅和最大振动频率构建该滑窗的对比信息；

对每一对比信息进行分析，选取每对比信息中最大振幅和最大振动频率对应的测试样机构建对比集合；

统计对比集合出现的测试样机数量，选取出现次数大于等于标准次数的测试样机作为进阶测试样机。

该实施例的优点在于，根据实际测试的统计，最终出现故障的测试样机，在测试结束之前基本都会出现高振幅和高频率振动的特点；采用直接计算和选取最高振幅和频率的方式，相较于采用卷积神经网络等AI算法，不需要大量的训练样本，节省了模型构建和训练的时间，适用范围也更广。

进一步地，以同轴串联双电机依次对进阶测试样机进行交变载荷测试，具体方法如下：

进阶测试样机同时与同轴串联双电机和负载电机连接；

设置负载扭矩为

该实施例的优点在于，在做交变载荷测试时，两台电机输出频率的同时增加和降低，可提高测试上限，具有更高的扭矩跨度。

进一步地，持续第一预设时间t

该实施例的优点在于，在结束测试时，测试强度达到最高值，如果立刻停机容易出现反拖飞车现象，先停机一台电机，再使另一台电机输出逐渐变小可有效避免反拖飞车现象。

进一步地，测试过程中有出现故障的风电齿轮箱作为故障样机，其中故障包括：断齿、滑齿和轴承损坏。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

本发明的附图说明如下。

图1为背景技术中传统测试平台的结构示意图。

图2为实施例中拆解后的两个测试平台的结构示意图。

图3为实施例中组合后同轴串联双电机测试平台的结构示意图。

图4为实施例中测试方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

一种基于同轴双电机的风电齿轮箱测试方法，如图4所示，具体步骤如下：

S1、选取4台同批次风电齿轮箱，分别为{sample

S2、将一台同轴串联双电机E

S3、将第一风电齿轮箱sample

同时，将第三风电齿轮箱sample

S4、采取移动滑窗的方式分别截取四个齿轮箱任意时段的振动信号作为采样信号S

该实施例中，i取值为4，j取值为6，截取的所有采样信号如下：

S5、针对每段采样信号S

S6、针对

S7、统计矩阵

S8、将两台独立的第一测试电机E

S9、采用同轴串联双电机E

S10、交变载荷测试，将第二风电齿轮箱sample

S101、设置负载扭矩为

S102、步骤S101之后，使其中一个电机停机，维持另一个电机满功率输出驱动风电齿轮箱转动，同时将负载扭矩增加至

S11、观察上述测试过程中是否有风电齿轮箱出现滑齿或断齿等故障现象，若没有出现故障现象，则通过测试；若出现故障现象，则转向步骤S12；

S12、标记排除故障风电齿轮箱，补充相同数量的风电齿轮箱，返回步骤S1。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。