通过旋转系统的轴承检测电流的方法和系统技术方案

检测经过旋转系统的主轴承的电流的方法，该旋转系统包括：轮毂；数个连接于轮毂的桨片；至少一个布置在轮毂的电动机；附连于轮毂并且围住用于给至少一个电动机提供电力的电缆的主轴；附连于用作电接地的金属结构的轴承壳体；以及具有附连于主轴的内环和附连于轴承壳体的外环的主轴承，所述方法包括以下步骤：提供第一测量设备，用于确定表示在主轴承的面对所述轮毂的一侧上的第一位置的主轴中的电流的测量值；提供第二测量设备，用于确定表示在主轴承的背离轮毂的一侧上的第二位置的主轴中的电流的测量值；确定表示在第一位置的流过主轴的第一电流和在第二位置的流过主轴的第二电流之间的差的测量值，所述差表示流过所述主轴承的电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过旋转系统的轴承检测电流的方法和系统
本专利技术涉及大规模旋转系统。特别是，本专利技术涉及用于确定在这种大规模旋转系 统中的杂散电流。
技术介绍
具有连接于主轴的桨片的大规模旋转系统已经有很长的应用，例如具有大规模旋 转系统的
是水平轴线风轮机领域。已知的是，为了最优化旋转系统的运行效率，在 运行期间控制桨片的桨距（纵向旋转状态）。 在例如风轮机的旋转系统中，连接主轴与固定结构一风轮机的发动机舱一的主轴 承在运行期间受到相当大的并且变化的力。 为了改进例如风轮机的可用性/可用时间/使用寿命，可以监控各种轴承相关的 参数，例如振动、润滑压力、润滑质量、润滑温度和轴承负载。 虽然目前在现有技术中描述的监控在失效发生之前帮助安排维修以及预测，并且 从而可以改进风轮机和其它类似旋转系统的可用性，但是无法及时检测到的失效模式仍然 存在。
技术实现思路
由于例如风轮机的上述所期望的特征，本专利技术的目的是提供用于确定轴承相关参 数的改进的方法。 根据本专利技术的第一方面，因此提供一种检测经过旋转系统的主轴承的电流的方 法，该旋转系统包括：轮毂；数个连接于轮毂的桨片；至少一个布置在轮毂的电动机；附连 于轮毂并且围住用于给至少一个电动机提供电力的电缆的主轴；附连于用作电接地的金属 结构的轴承壳体；以及具有附连于主轴的内环和附连于轴承壳体的外环的主轴承，所述方 法包括以下步骤：提供第一测量设备，用于确定表示在主轴承的面对轮毂的一侧上的第一 位置的主轴中的电流的测量值；提供第二测量设备，用于确定表示在主轴的背离轮毂的一 侧上的第二位置的主轴中的电流的测量值；确定表示在第一位置的流过主轴的第一电流和 在第二位置的流过主轴的第二电流之间的差的测量值，这个差表示流过主轴承的电流。 本专利技术基于这种认识，S卩，轴承电流会出现在支撑旋转系统中的主轴的主轴承中。 已知产生在电机的轴上的电压会导致从轴流到连接于轴的轴承的放电电流。这种 放电电流会依次导致轴承环中或滚动元件中的火花痕迹、点蚀和焊接，从而损坏轴承。最 终，放电电流会导致轴承失效。 在例如发动机的电机中的轴电压通常归因于变频器（VFD)，提供通过变频脉冲 宽度调制（PWM)AC电压调整机器速度的可能性。VFD的转换会导致位于电动机的转子和定 子之间的寄生电容的放电，引起转子轴中的电压。 由于轴承电流出现周知的问题，用在电机中的轴承通常接地，以避免放电电流。 由于旋转系统中的主轴承不一定是发动机的一部分，在这种系统中，主轴中电荷 的累积并不是期望的。因此，不应有电流通过主轴承。 但是，由于旋转系统中的主轴可围住用于提供电力给一个或更多个布置在轮毂的 电动机的电缆，部分电流可能选择电缆外部的不同路径。原因可能是，例如，安装在轮毂中 的设备可能具有对于轮毂和/或轴的电容耦合。此外，可能有取决于在轮毂上的接地导体 的构造的地电位。因此，轴电压可导致经过轴承流到地面的电流。轴可电阻性地和/或电 容性地联接于轴承，或者导致通过轴承的阻性电流或者导致电荷的电容性的累积从而产生 放电电流。此外，由于控制变桨发动机的系统可以是用电容性联接于地面的开关偏置的给 变距引擎提供动力的开关系统，具有高频泛音的电流会流经轴承。相比具有更低频的电流 这种泛音可能对于轴承的损害更大，因为从轴到轴承以及从轴承到地面的电容性联接的阻 抗由于增加的频率而减小。 因此，专利技术人认识到，同样在轴承并不布置成电动机一部分的情况下，需要测量流 经主轴承的电流。 支撑主轴的主轴承包括在联接于金属结构的轴承壳体中，所述金属结构接地。 因此，通过测量表示在主轴承各侧上的两个位置的主轴中的电流的参数，并且确 定两个表示电流的参数之间的差，任何观测到的两个轴电流之间的差代表流经轴承的电流 量。 在本文中，主轴承应当理解成适于用在旋转系统中的任何类型的轴承，例如单排 或双排圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承、球形滚子轴承或滚珠轴承。轴承还包括布置在外环和 内环之间的用于使滚动元件保持在位的保持器。例如，保持器可由金属材料制成，比如黄铜 或钢，或者由聚合物制成，例如聚醚醚酮（PEEK)或类似聚合物为基的材料。 根据本专利技术的一个实施方式，第一和第二测量设备的每一个可以是围绕主轴布置 的线圈，用来确定流经主轴的电流。 通过在主轴周围布置线圈，经过主轴的电流变化会引起线圈中的电压。可优先使 用空芯线圈，例如Rogowski式线圈。线圈以环形的方式布置在主轴周围从而使得电流所产 生的交变磁场引发线圈中的电压。电压被积分从而产生代表主轴中电流的波形。因而，第一 和第二波形产生并且通过取两个波形的差，推出经过轴承的电流。但是，同样地可以先取两 个在线圈中感应的电压之间的差然后将得到的电压差积分从而推出经过轴承的电流。利用 用来测量电流的线圈的优势在于，它可以围绕主轴布置而不干涉旋转系统的其它部分。此 夕卜，通过使用开放式的Rogowski式线圈，大大简化了线圈在现有系统中的整合。但是，可围 绕主轴布置的、能检测电流的任何种类的线圈都是可行的。 另外，由于线圈和任何活动部分之间没有接触，部件之间没有磨损并且因此所需 维护保持在最低值。 但是，检测电流的方法也可使用用来测量轴中电位的接触式测量设备执行，例如 通过滑环或电刷触点连接于轴的伏特计或示波器。 根据本专利技术的一个实施方式，布置在轮毂的至少一个电动机可以是布置在轮毂并 且配置用于控制至少一个所述桨片的桨距的变桨控制发动机。 经过主轴承的电流的确定可产生额外的问题，因为经过轴承的电流与流经控制电 动机的主轴中的电缆的电流有关。例如，在电动机是变桨控制发动机的情况下，所检测的电 流的频率图可以指示变桨控制发动机的状态。另外，不同运行模式和风力状况可通过流经 主轴承的电流的分析来识别。 在本专利技术的一个实施方式中，所述方法还可包括步骤：如果指示流经主轴承的电 流的差大于预定极限值，那么提供表示检测流经主轴承的电流的信号。 可能希望仅提供指示经过轴承的电流的信号，如果电流超过一定的极限值的情况 下，例如如果噪声存在或者如果无害的低恒定电流流经轴承的情况。 此外，在本专利技术的一个实施方式中，所述方法还可包括步骤：如果指示流经主轴承 的电流的差大于预定极限值的情况下，那么提供指示流经主轴承的电流量的信号。 可能希望知道流经轴承的电流的明确的量。例如，这可以通过了解测量设备的灵 敏度或通过根据已知参考电流校准测量值来实现。确定的电流量可用于确定在轴承中是否 已经发生了电流击穿或者恒定电流水平是否正在改变。 根据本专利技术的第二方面，提供用于检测经过旋转系统的主轴承的电流的测量系 统，该旋转系统包括：轮毂；数个连接于轮毂的桨片；至少一个布置在轮毂的电动机；附连 于轮毂并且围住用于给至少一个电动机提供电力的电缆的主轴；附连于用作电接地的金属 结构的轴承壳体；以及具有附连于主轴的内环和附连于轴承壳体的外环的主轴承，所述测 量系统包括：第一测量设备，用于确定表示在主轴承的面对轮毂的一侧上的第一位置的主 轴中的电流的测量值；第二测量设备，用于确定表示在主轴的背离轮毂的一侧上的第二位 置的主轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测经过旋转系统的主轴承的电流的方法，该旋转系统包括：轮毂；多个桨片，连接到该轮毂；至少一个电动机，布置在该轮毂处；主轴，附连于该轮毂，并且围住用于给所述轮毂处设置的所述至少一个电动机提供电力的电缆；轴承壳体，附连于用作电接地的金属结构；以及主轴承，具有附连于该主轴的内环和附连于该轴承壳体的外环，所述方法包括以下步骤：提供第一测量设备，用于确定表示在所述主轴承的面对所述轮毂的一侧上的第一位置的所述主轴中的电流的测量值；提供第二测量设备，用于确定表示在所述主轴承的背离所述轮毂的一侧上的第二位置的所述主轴中的电流的测量值；以及确定表示在所述第一位置的流过所述主轴的第一电流和在所述第二位置的流过所述主轴的第二电流之间的差的测量值，所述差表示流过所述主轴承的所述电流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.23 SE 1100867-91. 一种检测经过旋转系统的主轴承的电流的方法，该旋转系统包括： 轮毂； 多个桨片，连接到该轮毂； 至少一个电动机，布置在该轮毂处； 主轴，附连于该轮毂，并且围住用于给所述轮毂处设置的所述至少一个电动机提供电 力的电缆； 轴承壳体，附连于用作电接地的金属结构；以及 主轴承，具有附连于该主轴的内环和附连于该轴承壳体的外环， 所述方法包括以下步骤： 提供第一测量设备，用于确定表示在所述主轴承的面对所述轮毂的一侧上的第一位置 的所述主轴中的电流的测量值； 提供第二测量设备，用于确定表示在所述主轴承的背离所述轮毂的一侧上的第二位置 的所述主轴中的电流的测量值；以及 确定表示在所述第一位置的流过所述主轴的第一电流和在所述第二位置的流过所述 主轴的第二电流之间的差的测量值，所述差表示流过所述主轴承的所述电流。2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二测量设备的每一个是围绕所述主 轴布置的线圈，用来确定流经所述主轴的电流。3. 根据权利要求1或2所述的方法，其中所述布置在轮毂的至少一个电动机是布置在 轮毂并且配置用于控制至少一个所述桨片的桨距的变桨控制发动机4. 根据前述权利要求的任一项所述的方法，还包括以下步骤： 如果指示流经所述主轴承的所述电流的差大于预定极限值，那么提供表示检测流经所 述主轴承的电流的信号。5. 根据前述权利要求的任一项所述的方法，还包括以下步骤： 如果指示流经所述主轴承的所述电流的差大于预定极限值，那么提供指示流经所述主 轴承的电流的量的信号。6. -种用于检测经过旋转系统的主轴承的电流的测量系统，该旋转系统包括： 轮毂； 多个桨片，连接到该轮毂； 至少一个电动机，布置在该轮毂处； 主轴，附连于该轮毂，并且围住用于给所述轮毂处设置的所述至少一个电动机提供电 力的电缆； 轴承壳体，附连于用作电接地的金属结构；以及 主轴承，具有附连于该主轴的内环和附连于该轴承壳体的外环， 所述测量系统包括： 第一测量设备，用于确定表示在所述主轴承的面对所述轮毂的一侧上的第一位置的所 述主轴中的电流的测量值； 第二测量设备，用于确定表示在所述主轴的背离所述轮毂的一侧上的第二位置的所述 主轴中的电流的测量值；以及 控制单元，该控制单元配置用于接收指示来自第一和第二测量设备的电流的参数并且 确定表不在所述第一位置的流过所述主轴的第一电流和在所述第二位置的流...

【专利技术属性】
技术研发人员：O班克斯特洛姆，
申请(专利权)人：SKF公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE