本發(fā)明涉及一種用于滾動(dòng)軸承的異常診斷設(shè)備、風(fēng)力渦輪機(jī)、及一種用于滾動(dòng)軸承的異常診斷方法，并且更具體地涉及一種用于提供在風(fēng)力渦輪機(jī)的主軸、齒輪箱、發(fā)電機(jī)等等中的滾動(dòng)軸承的異常診斷技術(shù)。

背景技術(shù)：

在風(fēng)力渦輪機(jī)中，連接至接收風(fēng)力的葉片的主軸旋轉(zhuǎn)，并且齒輪箱使主軸的轉(zhuǎn)速增大以使發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，由此發(fā)電。齒輪箱和發(fā)電機(jī)中的主軸和旋轉(zhuǎn)軸中的每一者都由滾動(dòng)軸承可旋轉(zhuǎn)地支撐。用于診斷這樣的軸承的異常的異常診斷設(shè)備是已知的。存在一種眾所周知的異常診斷設(shè)備，所述異常診斷設(shè)備被配置成通過(guò)使用提供在軸承中的加速度傳感器檢測(cè)軸承的振動(dòng)來(lái)進(jìn)行異常診斷(例如，參見(jiàn)日本專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)2006-105956、2009-20090和2011-154020(PTD 1至PTD 3))。例如，日本專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)2006-105956(PTD 1)公開(kāi)了一種用于診斷并入鐵道車(chē)輛的滾動(dòng)軸承裝置中的雙列圓柱滾子軸承的異常的異常診斷設(shè)備。這種異常診斷設(shè)備包括：被配置成用于驅(qū)動(dòng)雙列圓柱滾子軸承旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)；以及附接至軸承箱的加速度傳感器。在當(dāng)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)沒(méi)有導(dǎo)通時(shí)雙列圓柱滾子軸承在規(guī)定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)慣性旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，基于加速度傳感器獲得的檢測(cè)信號(hào)對(duì)雙列圓柱滾子軸承進(jìn)行異常診斷(參見(jiàn)PTD 1)。

引用列表

專(zhuān)利文獻(xiàn)

PTD 1：日本專(zhuān)利特開(kāi)號(hào)2006-105956

PTD 2：日本專(zhuān)利特開(kāi)號(hào)2009-20090

PTD 3：日本專(zhuān)利特開(kāi)號(hào)2011-154020

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問(wèn)題

在諸如齒輪箱和馬達(dá)的多種不同移動(dòng)零件聯(lián)接至以軸承支撐的滾動(dòng)本體的情況下，加速度傳感器、振動(dòng)噪聲傳感器等等可能展現(xiàn)出由于來(lái)自上述移動(dòng)零件的振動(dòng)和與上述移動(dòng)零件相接觸所引起的振動(dòng)而降低的信噪比(S/N ratio)。因此，軸承的異常檢測(cè)可能變得困難，或者用于異常檢測(cè)的邏輯可能變得復(fù)雜。同時(shí)，存在一種基于軸承的內(nèi)圈與外圈之間的位移進(jìn)行的已知異常診斷。當(dāng)內(nèi)圈與外圈之間的位移增大時(shí)，軸承支撐的滾動(dòng)本體與和所述軸承相鄰定位的部件之間的相對(duì)位置關(guān)系發(fā)生改變，這可能影響相鄰的部件。例如，在軸承所支撐的主軸聯(lián)接至齒輪箱的情形下當(dāng)軸承的內(nèi)圈與外圈之間的位移增大時(shí)，整合地提供在主軸中的齒輪與另一側(cè)的齒輪之間所提供的規(guī)定側(cè)隙發(fā)生變化，這可能導(dǎo)致它們之間的錯(cuò)誤接合。因此，考慮到的是內(nèi)圈與外圈之間的位移增大是與軸承的更換時(shí)間密切相關(guān)的。因此，基于內(nèi)圈與外圈之間的位移進(jìn)行的異常診斷適于作為軸承的異常診斷方法。在基于內(nèi)圈與外圈的位移進(jìn)行軸承的異常診斷的情況下，這樣的異常診斷可以通過(guò)與當(dāng)軸承處于正常狀態(tài)時(shí)在裝備安裝之后立即獲得的位移量進(jìn)行比較來(lái)執(zhí)行。這是因?yàn)槭艿綋p壞的軸承增大內(nèi)部間隙，使得內(nèi)圈與外圈之間的位移量在軸承處于正常狀態(tài)時(shí)與軸承處于異常狀態(tài)時(shí)之間是很大不同的。在這種情況下，用于檢測(cè)位移的位移傳感器的測(cè)量值在裝備維護(hù)或維修之前與之后之間可能變化。換言之，根據(jù)這樣的維護(hù)或維修，調(diào)整了位移傳感器和要測(cè)量的對(duì)象的安裝狀態(tài)或者校準(zhǔn)了位移傳感器，其結(jié)果是位移傳感器的測(cè)量值(絕對(duì)值)可能在維護(hù)或維修之前和之后改變。由于位移傳感器的測(cè)量值在維護(hù)之前和之后發(fā)生這樣的改變，所以基于位移傳感器進(jìn)行的異常診斷的準(zhǔn)確度可能下降。做出本發(fā)明來(lái)解決上述問(wèn)題。本發(fā)明的目的是提供一種用于滾動(dòng)軸承的異常診斷設(shè)備、風(fēng)力渦輪機(jī)、和一種用于滾動(dòng)軸承的異常診斷方法，通過(guò)它們，甚至當(dāng)位移傳感器和要測(cè)量的對(duì)象的安裝狀態(tài)由于維護(hù)或維修而變化時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)高度準(zhǔn)確的異常診斷。

問(wèn)題的解決方案

根據(jù)本發(fā)明，一種用于滾動(dòng)軸承的異常診斷設(shè)備包括：位移傳感器；以及診斷單元。所述滾動(dòng)軸承由具有接觸角的球軸承或滾子軸承形成。所述位移傳感器被配置成用于檢測(cè)所述滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈與外圈之間的相對(duì)位移。所述診斷單元被配置成用于基于所述位移傳感器的檢測(cè)值對(duì)所述滾動(dòng)軸承進(jìn)行異常診斷。所述診斷單元被配置成用于基于在所述滾動(dòng)軸承的第一軸向負(fù)荷條件下所述位移傳感器的檢測(cè)值與在不同于所述第一軸向負(fù)荷條件的第二軸向負(fù)荷條件下所述位移傳感器的檢測(cè)值之間的差來(lái)進(jìn)行所述異常診斷。根據(jù)這種異常診斷設(shè)備，是基于位移傳感器在兩個(gè)不同軸向負(fù)荷條件下獲得的檢測(cè)值之間的差來(lái)進(jìn)行異常診斷。因此，采用了在不同負(fù)荷條件下的位移之間的差。由此，即使在采集了要用作進(jìn)行異常診斷的比較數(shù)據(jù)的正常狀態(tài)的數(shù)據(jù)之后對(duì)裝備進(jìn)行維護(hù)等等，但只要沒(méi)有在不同負(fù)荷條件下的測(cè)量之間進(jìn)行這樣的維護(hù)等等，異常診斷結(jié)果就很難受到位移傳感器的檢測(cè)值由于維護(hù)等等所引起的改變的影響。而且，在這種異常診斷設(shè)備中，可以通過(guò)使用軸向負(fù)荷條件來(lái)容易地設(shè)置兩個(gè)不同的負(fù)荷條件。例如，針對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)的主軸承，葉片的旋轉(zhuǎn)與主軸承的軸向負(fù)荷之間存在關(guān)聯(lián)。因此，可以基于葉片的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)容易地設(shè)置兩個(gè)不同的軸向負(fù)荷條件。因此，根據(jù)這種異常診斷設(shè)備，即使位移傳感器和有待測(cè)量的對(duì)象的安裝狀態(tài)由于維護(hù)或維修而改變，也可以實(shí)現(xiàn)高度準(zhǔn)確的異常診斷。優(yōu)選地，所述滾動(dòng)軸承用作風(fēng)力渦輪機(jī)的主軸承。所述第一軸向負(fù)荷條件和所述第二軸向負(fù)荷條件是基于所述風(fēng)力渦輪機(jī)的發(fā)電量確定的。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述第一軸向負(fù)荷條件和所述第二軸向負(fù)荷條件是基于所述滾動(dòng)軸承的轉(zhuǎn)速確定的。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述滾動(dòng)軸承用作風(fēng)力渦輪機(jī)的主軸承。當(dāng)所述風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片停止旋轉(zhuǎn)時(shí)滿足所述第一軸向負(fù)荷條件。當(dāng)所述風(fēng)力渦輪機(jī)進(jìn)行額定運(yùn)行時(shí)滿足所述第二軸向負(fù)荷條件。優(yōu)選地，所述位移傳感器被配置成用于檢測(cè)所述滾動(dòng)軸承的所述內(nèi)圈與所述外圈之間在旋轉(zhuǎn)軸線方向上的相對(duì)位移。并且根據(jù)本發(fā)明，一種風(fēng)力渦輪機(jī)包括：被配置成用于接收風(fēng)力的葉片；連接所述葉片的主軸；發(fā)電機(jī)；多個(gè)滾動(dòng)軸承；以及異常診斷設(shè)備。所述發(fā)電機(jī)連接所述主軸或齒輪箱，該齒輪箱用于增大所述主軸的轉(zhuǎn)速。該多個(gè)滾動(dòng)軸承各自被提供在所述主軸、所述齒輪箱和所述發(fā)電機(jī)中的對(duì)應(yīng)一者中。所述異常診斷設(shè)備被配置成用于診斷所述多個(gè)滾動(dòng)軸承中的至少一者的異常。作為所述異常診斷設(shè)備進(jìn)行的異常診斷的目標(biāo)的目標(biāo)軸承由具有接觸角的球軸承或滾子軸承形成。所述異常診斷設(shè)備包括位移傳感器和診斷單元。所述位移傳感器被配置成用于檢測(cè)所述目標(biāo)軸承的內(nèi)圈與外圈之間的相對(duì)位移。所述診斷單元被配置成用于基于所述位移傳感器的檢測(cè)值對(duì)所述目標(biāo)軸承進(jìn)行異常診斷。所述診斷單元被配置成用于基于在所述目標(biāo)軸承的第一軸向負(fù)荷條件下所述位移傳感器的檢測(cè)值與在不同于所述第一軸向負(fù)荷條件的第二軸向負(fù)荷條件下所述位移傳感器的檢測(cè)值之間的差來(lái)進(jìn)行所述異常診斷。而且，本發(fā)明提供了一種用于滾動(dòng)軸承的異常診斷方法，所述滾動(dòng)軸承是由具有接觸角的球軸承或滾子軸承形成的。所述異常診斷方法包括：檢測(cè)第一位移量，所述第一位移量示出了在所述滾動(dòng)軸承的第一軸向負(fù)荷條件下所述滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈與外圈之間的相對(duì)位移；檢測(cè)第二位移量，所述第二位移量示出了在不同于所述第一軸向負(fù)荷條件的第二軸向負(fù)荷條件下的相對(duì)位移；并且基于所述第一位移量與所述第二位移量之間的差來(lái)診斷所述滾動(dòng)軸承的異常。

本發(fā)明的有利效果

根據(jù)本發(fā)明，即使位移傳感器和要測(cè)量的對(duì)象的安裝狀態(tài)由于維護(hù)或維修而改變也可以實(shí)現(xiàn)高度準(zhǔn)確的異常診斷。

附圖說(shuō)明

圖1是示出了風(fēng)力渦輪機(jī)的構(gòu)型的示意圖，根據(jù)本發(fā)明的用于滾動(dòng)軸承的異常診斷設(shè)備應(yīng)用于所述風(fēng)力渦輪機(jī)。

圖2是展示了位移傳感器的安裝實(shí)例的圖。

圖3是展示了軸承上的軸向負(fù)荷與旋轉(zhuǎn)軸線方向上的原點(diǎn)移位量之間關(guān)系的圖。

圖4是展示了數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行的正常狀態(tài)數(shù)據(jù)采集過(guò)程的程序的流程圖。

圖5是展示了數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行的異常診斷過(guò)程的程序的流程圖。

圖6是展示了軸承上的軸向負(fù)荷與旋軸承徑向方向上的原點(diǎn)移位量之間關(guān)系的圖。

圖7是流程圖，展示了當(dāng)基于發(fā)電機(jī)的發(fā)電量判定是否滿足軸向負(fù)荷條件時(shí)所進(jìn)行的異常診斷過(guò)程的程序。

圖8是流程圖，展示了當(dāng)基于主軸的轉(zhuǎn)速判定是否滿足軸向負(fù)荷條件時(shí)所進(jìn)行的異常診斷過(guò)程的程序。

具體實(shí)施方式

下文中將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。在以下描述中，相同的或?qū)?yīng)的部件將由相同的參考字符指代，并且將不重復(fù)其詳細(xì)描述。圖1是示出了風(fēng)力渦輪機(jī)的構(gòu)型的示意圖，根據(jù)本發(fā)明的用于滾動(dòng)軸承的異常診斷設(shè)備應(yīng)用于所述風(fēng)力渦輪機(jī)。參照?qǐng)D1，風(fēng)力渦輪機(jī)10包括主軸20、葉片30、齒輪箱40、發(fā)電機(jī)50、用于主軸的軸承(其將被簡(jiǎn)稱(chēng)為“軸承”)60、位移傳感器70和數(shù)據(jù)處理器80。齒輪箱40、發(fā)電機(jī)50、軸承60、位移傳感器70、和數(shù)據(jù)處理器80容納在由塔100支撐的吊艙90內(nèi)。主軸20延伸進(jìn)入吊艙90，連接齒輪箱40的輸入軸，并且由軸承60可旋轉(zhuǎn)地支撐。主軸20將接收風(fēng)力的葉片30產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩傳遞給齒輪箱40的輸入軸。葉片30位于主軸20的最前端，將風(fēng)力變換成轉(zhuǎn)矩，并且將轉(zhuǎn)矩傳遞給主軸20。齒輪箱40被提供在主軸20與發(fā)電機(jī)50之間，用于增大主軸20的轉(zhuǎn)速并將轉(zhuǎn)速輸出給發(fā)電機(jī)50。以實(shí)例方式，齒輪箱40由包括例如行星齒輪、中間軸、和高速軸的加速齒輪機(jī)構(gòu)形成。齒輪箱40內(nèi)部還配備有可旋轉(zhuǎn)地支撐多個(gè)軸的多個(gè)軸承，然而沒(méi)有特別示出這些軸。發(fā)電機(jī)50連接齒輪箱40的輸出軸，用于使用從齒輪箱40接收的轉(zhuǎn)矩發(fā)電。發(fā)電機(jī)50例如由感應(yīng)發(fā)電機(jī)(但不限于此)形成。發(fā)電機(jī)50內(nèi)部還配備有可旋轉(zhuǎn)地支撐轉(zhuǎn)子的軸承。軸承60固定在吊艙90內(nèi)并且可旋轉(zhuǎn)地支撐主軸20。軸承60用作滾動(dòng)軸承。在本實(shí)施例中，軸承60由具有接觸角的球軸承或滾子軸承(圓錐滾子軸承、調(diào)心滾子軸承等等)形成。應(yīng)注意，軸承60可以是單列型軸承或雙列型軸承。位移傳感器70用作用于檢測(cè)軸承60的內(nèi)圈與外圈之間的相對(duì)位移的傳感器。位移傳感器70固定在軸承60的殼體中并且被配置成用于將檢測(cè)值輸出到數(shù)據(jù)處理器80。圖2是展示了位移傳感器70的安裝實(shí)例的圖。參照?qǐng)D2，位移傳感器70固定提供在殼體64的側(cè)部65，軸承60的外圈62(靜止環(huán))固定于該殼體。并且，位移傳感器70安排在主軸20附近。在這種情形下，位移傳感器70測(cè)量主軸20相對(duì)于殼體64(側(cè)部65)在沿旋轉(zhuǎn)軸線O的方向上的位移，由此檢測(cè)內(nèi)圈61(轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán))相對(duì)于外圈62在旋轉(zhuǎn)軸線方向上的相對(duì)位移。位移傳感器70被調(diào)整成使得當(dāng)主軸20停止旋轉(zhuǎn)(換言之，軸承60上的軸向負(fù)荷為0)時(shí)移位量變?yōu)?。因此，位移傳感器70檢測(cè)主軸20由于主軸20旋轉(zhuǎn)所引起的在沿旋轉(zhuǎn)軸線O方向上的位移。例如，位移傳感器70由非接觸式傳感器(如電渦流式傳感器)或接觸式傳感器形成，或者由攝像機(jī)等等形成。再次參照?qǐng)D1，數(shù)據(jù)處理器80被提供在吊艙90內(nèi)并且被配置成用于從位移傳感器70接收檢測(cè)值。如上所述，位移傳感器70的檢測(cè)值示出軸承60的內(nèi)圈與外圈之間在旋轉(zhuǎn)軸線方向上的相對(duì)位移。根據(jù)提前設(shè)置的程序，數(shù)據(jù)處理器80通過(guò)稍后闡述的方法基于軸承60的內(nèi)圈與外圈之間在旋轉(zhuǎn)軸線方向上的相對(duì)位移來(lái)對(duì)軸承60進(jìn)行異常診斷。應(yīng)注意，這種數(shù)據(jù)處理器80對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的“診斷單元”的一個(gè)實(shí)施例。在本風(fēng)力渦輪機(jī)10中，當(dāng)風(fēng)力使葉片30旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸向負(fù)荷(在旋轉(zhuǎn)軸線方向上的負(fù)荷)被施加給支撐著主軸20的軸承60。然后，在根據(jù)本實(shí)施例的異常診斷設(shè)備中，基于根據(jù)軸向負(fù)荷(基于位移傳感器70的檢測(cè)值)在軸承60中發(fā)生的內(nèi)圈與外圈之間的軸向位移對(duì)軸承60進(jìn)行異常診斷。下文將詳細(xì)描述針對(duì)軸承60的這樣的異常診斷。圖3是展示了軸承60上的軸向負(fù)荷與在旋轉(zhuǎn)軸線方向上的原點(diǎn)移位量之間關(guān)系的圖。參照?qǐng)D3，水平軸線示出了軸承60上的軸向負(fù)荷。軸向負(fù)荷取決于葉片30的旋轉(zhuǎn)，并且尤其取決于使用從葉片30接收的旋轉(zhuǎn)力發(fā)電的發(fā)電機(jī)50的發(fā)電量、主軸20的轉(zhuǎn)速等等。軸向負(fù)荷為0，這意味著葉片30停止旋轉(zhuǎn)。軸向負(fù)荷為F2，這意味著這個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)10進(jìn)行額定運(yùn)行。軸向負(fù)荷為F1，這意味著風(fēng)力渦輪機(jī)10進(jìn)行與50％額定運(yùn)行相對(duì)應(yīng)的操作。豎直軸線示出了在旋轉(zhuǎn)軸線方向上的原點(diǎn)移位量。旋轉(zhuǎn)軸線方向上的原點(diǎn)移位量指明作為旋轉(zhuǎn)環(huán)的內(nèi)圈的中心點(diǎn)(內(nèi)圈的中心軸線與內(nèi)圈的軸向中心平面的交點(diǎn))的原點(diǎn)相對(duì)于作為靜止環(huán)的外圈的(作為原點(diǎn)的)中心點(diǎn)(外圈的中心軸線與外圈的軸向中心平面的交點(diǎn))的軸向移位量。換言之，在旋轉(zhuǎn)軸線方向上的這個(gè)原點(diǎn)移位量由位移傳感器70(圖1和圖2)檢測(cè)。在圖中，圓圈標(biāo)記指示當(dāng)軸承60處于正常狀態(tài)時(shí)(例如，風(fēng)力渦輪機(jī)10安裝后立即)獲得的數(shù)據(jù)，而三角形標(biāo)記指示當(dāng)軸承60處于異常狀態(tài)時(shí)(軸承60受損)獲得的數(shù)據(jù)。在軸承60處于正常狀態(tài)和處于異常狀態(tài)兩種情況下，在旋轉(zhuǎn)軸線方向上的原點(diǎn)移位量隨著軸向負(fù)荷增大而增大。另外，當(dāng)軸承受到損壞時(shí)，內(nèi)部間隙變得更大，使得在軸承60的異常狀態(tài)下與在軸承60的正常狀態(tài)下相比與同一軸向負(fù)荷相關(guān)的在軸線方向上的原點(diǎn)移位量更大。因此，可以通過(guò)將在某一軸向負(fù)荷條件(例如，圖中的F2)下在軸線方向上的原點(diǎn)移位量與當(dāng)軸承60處于正常狀態(tài)下時(shí)獲得的原點(diǎn)移位量進(jìn)行比較來(lái)執(zhí)行軸承60的異常診斷。在這種情況下，在軸線方向上的原點(diǎn)移位量由位移傳感器70檢測(cè)，并且位移傳感器70的測(cè)量值可能在裝備維護(hù)或維修之前和之后改變。確切地，根據(jù)裝備的維護(hù)或維修，調(diào)整了位移傳感器70和要測(cè)量的對(duì)象的安裝狀態(tài)或者校準(zhǔn)了位移傳感器70，其結(jié)果是位移傳感器70的測(cè)量值(絕對(duì)值)可能在維護(hù)或維修之前和之后改變。由于位移傳感器70的測(cè)量值以此方式在維護(hù)之前和之后改變，所以基于位移傳感器70進(jìn)行的異常診斷的準(zhǔn)確度可能下降。因此，在根據(jù)本實(shí)施例的異常診斷設(shè)備中，是基于位移傳感器70在軸承60的兩個(gè)不同軸向負(fù)荷條件下獲得的檢測(cè)值之間的差來(lái)進(jìn)行異常診斷。確切地，針對(duì)在規(guī)定的第一軸向負(fù)荷條件下位移傳感器70的檢測(cè)值與在不同于第一軸向負(fù)荷條件的規(guī)定的第二軸向負(fù)荷條件下位移傳感器70的檢測(cè)值之間的差(這個(gè)差在下文中又稱(chēng)為“位移差”)，將診斷時(shí)的數(shù)據(jù)與正常狀態(tài)時(shí)的數(shù)據(jù)相互比較。例如，在診斷中位移差比正常狀態(tài)下的位移差高k(k>1)倍時(shí)，診斷為軸承60處于異常狀態(tài)。確切地，例如，假設(shè)當(dāng)葉片30停止(＝0)時(shí)獲得的軸向負(fù)荷被定義為第一軸向負(fù)荷條件，并且當(dāng)風(fēng)力渦輪機(jī)10執(zhí)行額定運(yùn)行時(shí)獲得的軸向負(fù)荷(例如，圖中的F2)被定義為第二軸向負(fù)荷條件，則在安裝風(fēng)力渦輪機(jī)10后立即(在維護(hù)或維修之前)在第一和第二軸向負(fù)荷條件下基于位移傳感器70的檢測(cè)值計(jì)算位移差Δδn，并且這個(gè)位移差Δδn被記錄為正常狀態(tài)下獲得的數(shù)據(jù)。在異常診斷時(shí)(其可以在維護(hù)之后)，在第一和第二軸向負(fù)荷條件下基于位移傳感器70的檢測(cè)值再次計(jì)算位移差Δδ。然后，當(dāng)此位移差Δδ例如比正常狀態(tài)下的位移差Δδn高k倍時(shí)，診斷為軸承60處于異常狀態(tài)。以此方式，使用了在兩個(gè)不同軸向負(fù)荷條件下在旋轉(zhuǎn)軸線方向上的原點(diǎn)移位量之間的差(位移差)。由此，除非在兩個(gè)軸向負(fù)荷條件下的測(cè)量之間進(jìn)行維護(hù)或維修，否則即使在已經(jīng)采集了正常狀態(tài)下的數(shù)據(jù)之后進(jìn)行維護(hù)或維修也很難影響異常診斷的準(zhǔn)確度。另外，在根據(jù)本實(shí)施例的異常診斷設(shè)備中，軸向負(fù)荷被用作負(fù)荷條件。軸向負(fù)荷取決于葉片30的旋轉(zhuǎn)。因此，根據(jù)本異常診斷設(shè)備，可以如上所述容易地設(shè)置兩個(gè)不同的軸向負(fù)荷條件(當(dāng)葉片30停止旋轉(zhuǎn)/在額定運(yùn)行過(guò)程中)。圖4是展示了數(shù)據(jù)處理器80進(jìn)行的正常狀態(tài)數(shù)據(jù)采集過(guò)程的程序的流程圖。此流程圖中所示的過(guò)程是在主例程調(diào)用時(shí)被執(zhí)行并且以規(guī)則間隔或每次滿足預(yù)定條件而被執(zhí)行。參照?qǐng)D4，數(shù)據(jù)處理器80判定有待與異常診斷時(shí)采集的數(shù)據(jù)相比較的正常狀態(tài)下數(shù)據(jù)是否已經(jīng)被采集(步驟S10)。在這種情況下，基于正常狀態(tài)采集標(biāo)志(在裝備安裝過(guò)程中被關(guān)閉并且在稍后描述的步驟S90打開(kāi))來(lái)判定是否已經(jīng)采集所述數(shù)據(jù)。當(dāng)判定已經(jīng)采集了該數(shù)據(jù)(步驟S10中為是(YES))時(shí)，數(shù)據(jù)處理器80使過(guò)程前進(jìn)到步驟S100而不進(jìn)行一系列后續(xù)步驟。當(dāng)在步驟S10判定還沒(méi)有采集該數(shù)據(jù)(步驟S10中為否(NO))時(shí)，數(shù)據(jù)處理器80判定葉片30是否停止旋轉(zhuǎn)(步驟S20)。進(jìn)行這個(gè)判定過(guò)程以判定是否滿足第一軸向負(fù)荷條件。當(dāng)判定葉片30停止旋轉(zhuǎn)(步驟S20中為是)時(shí)，判定滿足第一軸向負(fù)荷條件。然后數(shù)據(jù)處理器80將位移傳感器70的檢測(cè)值作為δn0記錄在記錄裝置中(未示出，其在下文中將一樣)(步驟S30)。此外，當(dāng)在步驟S20中判定葉片30正旋轉(zhuǎn)(步驟S20中為否)時(shí)，不進(jìn)行步驟S30中的過(guò)程并且所述過(guò)程轉(zhuǎn)到步驟S40。然后，數(shù)據(jù)處理器80判定風(fēng)力渦輪機(jī)10是否在進(jìn)行額定運(yùn)行(步驟S40)。進(jìn)行這個(gè)判定過(guò)程以判定是否滿足第二軸向負(fù)荷條件。是例如基于發(fā)電機(jī)50的發(fā)電量和葉片30(主軸20)的轉(zhuǎn)速來(lái)做出對(duì)于是否正進(jìn)行額定運(yùn)行的判定。當(dāng)判定風(fēng)力渦輪機(jī)10正進(jìn)行額定運(yùn)行(步驟S40中為是)時(shí)，判定滿足第二軸向負(fù)荷條件。然后，數(shù)據(jù)處理器80將位移傳感器70的檢測(cè)值作為δn1記錄在記錄裝置中(步驟S50)。此外，當(dāng)在步驟S40中判定并非正進(jìn)行額定運(yùn)行(步驟S40中為否)時(shí)，不進(jìn)行步驟S50中的過(guò)程并且所述過(guò)程轉(zhuǎn)到步驟S60。然后，數(shù)據(jù)處理器80判定位移傳感器70獲得的檢測(cè)值δn0和δn1是否記錄在記錄裝置中(步驟S60)。如果檢測(cè)值δn0和δn1中的至少一者未被記錄(步驟S60中為否)，則不進(jìn)行一系列后續(xù)步驟并且所述過(guò)程轉(zhuǎn)到步驟S100。當(dāng)在步驟S60中判定檢測(cè)值δn0和δn1兩者均被記錄(步驟S60中為是)，則數(shù)據(jù)處理器80計(jì)算位移差Δδn，所述位移差示出了在第二軸向負(fù)荷條件下獲得的檢測(cè)值δn1與在第一軸向負(fù)荷條件獲得的檢測(cè)值δn0之間的差(步驟S70)。然后，數(shù)據(jù)處理器80將示出了正常狀態(tài)下的數(shù)據(jù)的位移差Δδn記錄在記錄裝置(步驟S80)中，并且打開(kāi)正常狀態(tài)數(shù)據(jù)采集標(biāo)志(步驟S90)。圖5是展示了數(shù)據(jù)處理器80進(jìn)行的異常診斷過(guò)程的程序的流程圖。此流程圖中所示的過(guò)程也是在主例程調(diào)用時(shí)被執(zhí)行并且以規(guī)則間隔或每次滿足預(yù)定條件而被執(zhí)行。參照?qǐng)D5，數(shù)據(jù)處理器80判定正常狀態(tài)數(shù)據(jù)采集標(biāo)志是否打開(kāi)(步驟S105)。當(dāng)正常狀態(tài)數(shù)據(jù)采集標(biāo)志關(guān)閉(步驟S105中為否)時(shí)，數(shù)據(jù)處理器80使過(guò)程前進(jìn)到步驟S190而不進(jìn)行一系列后續(xù)步驟。當(dāng)在步驟S105判定正常狀態(tài)數(shù)據(jù)采集標(biāo)志打開(kāi)(步驟S105中為是)時(shí)，數(shù)據(jù)處理器80判定葉片30是否停止旋轉(zhuǎn)(步驟S110)。當(dāng)判定葉片30停止旋轉(zhuǎn)(步驟S110中為是)時(shí)，判定滿足第一軸向負(fù)荷條件。然后，數(shù)據(jù)處理器80將位移傳感器70的檢測(cè)值作為δ0記錄在記錄裝置中(步驟S120)。此外，當(dāng)在步驟S110中判定葉片30正旋轉(zhuǎn)(步驟S110中為否)時(shí)，不進(jìn)行步驟S120中的過(guò)程并且所述過(guò)程轉(zhuǎn)到步驟S130。然后，數(shù)據(jù)處理器80判定風(fēng)力渦輪機(jī)10是否在進(jìn)行額定運(yùn)行(步驟S130)。當(dāng)判定風(fēng)力渦輪機(jī)10正進(jìn)行額定運(yùn)行(步驟S130中為是)時(shí)，判定滿足第二軸向負(fù)荷條件。然后，數(shù)據(jù)處理器80將位移傳感器70的檢測(cè)值作為δ1記錄在記錄裝置中(步驟S140)。此外，當(dāng)在步驟S130中判定并非正進(jìn)行額定運(yùn)行(步驟S130中為否)時(shí)，不進(jìn)行步驟S140中的過(guò)程并且所述過(guò)程轉(zhuǎn)到步驟S150。然后，數(shù)據(jù)處理器80判定位移傳感器70獲得的檢測(cè)值δ0和δ1是否記錄在記錄裝置中(步驟S150)。如果檢測(cè)值δ0和δ1中的至少一者未被記錄(步驟S150中為否)，則不進(jìn)行一系列后續(xù)步驟并且所述過(guò)程轉(zhuǎn)到步驟S190。當(dāng)在步驟S150中判定檢測(cè)值δ0和δ1兩者均被記錄(步驟S150中為是)，則數(shù)據(jù)處理器80計(jì)算位移差Δδn，所述位移差示出了在第二軸向負(fù)荷條件下獲得的檢測(cè)值δ1與在第一軸向負(fù)荷條件獲得的檢測(cè)值δ0之間的差(步驟S160)。然后，數(shù)據(jù)處理器80判定在步驟S160計(jì)算的位移差Δδ是否大于閾值δcr(步驟S170)。這個(gè)閾值δcr被用來(lái)判定軸承60是否處于異常狀態(tài)，并且例如，是基于示出了以圖4中所示的正常狀態(tài)數(shù)據(jù)采集過(guò)程來(lái)采集的正常狀態(tài)下的數(shù)據(jù)的位移差Δδn確定的。通過(guò)實(shí)例方式，閾值δcr被設(shè)置為比正常狀態(tài)下的位移差Δδn高k(k>1)倍。然后，當(dāng)在步驟S170判定位移差Δδ大于閾值δcr(步驟S170中為是)時(shí)，數(shù)據(jù)處理器80輸出警報(bào)，所述警報(bào)指示異常診斷結(jié)果示出“異?！?步驟S180)。另一方面，當(dāng)在步驟S170判定位移差Δδ等于或小于閾值δcr(步驟S170中為否)時(shí)，數(shù)據(jù)處理器80使過(guò)程前進(jìn)到步驟S190，而不進(jìn)行步驟S180中的過(guò)程。如上所述，在本實(shí)施例中，基于位移傳感器70在兩個(gè)不同第一和第二軸向負(fù)荷條件下的檢測(cè)值之間的差來(lái)進(jìn)行異常診斷。因此，采用了在不同軸向負(fù)荷條件下位移之間的差。由此，即使在采集了要用作進(jìn)行異常診斷的比較數(shù)據(jù)的正常狀態(tài)的數(shù)據(jù)之后對(duì)裝備進(jìn)行維護(hù)等等，但只要沒(méi)有在兩個(gè)不同負(fù)荷條件下的測(cè)量之間進(jìn)行這樣的維護(hù)等等，異常診斷結(jié)果就很難受到位移傳感器70的檢測(cè)值由于維護(hù)等等所引起的改變的影響。而且，在本異常診斷設(shè)備中，可以通過(guò)使用軸向負(fù)荷條件來(lái)容易地設(shè)置兩個(gè)不同的負(fù)荷條件。例如，在風(fēng)力渦輪機(jī)10的軸承60中，葉片30的旋轉(zhuǎn)與軸承60的軸向負(fù)荷之間存在關(guān)聯(lián)，使得可以基于葉片30的旋轉(zhuǎn)條件來(lái)容易地設(shè)置兩個(gè)不同軸向負(fù)荷條件。因此，根據(jù)本實(shí)施例，即使位移傳感器70和要測(cè)量的對(duì)象的安裝狀態(tài)由于維護(hù)、維修等等而改變也可以實(shí)現(xiàn)高度準(zhǔn)確的異常診斷。[修改1]

在上述實(shí)施例中，是通過(guò)將軸承60內(nèi)圈與外圈之間在旋轉(zhuǎn)軸線方向上的與軸向負(fù)荷相關(guān)的位移、與當(dāng)軸承60處于正常狀態(tài)時(shí)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來(lái)進(jìn)行異常診斷(圖3)。然而，可以通過(guò)將內(nèi)圈與外圈之間在軸承徑向方向(垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的方向)上的在與軸向負(fù)荷相關(guān)的位移、與在正常狀態(tài)下獲得的數(shù)據(jù)相比較來(lái)進(jìn)行異常診斷。再次參照?qǐng)D2，在本修改1中，位移傳感器70測(cè)量主軸20相對(duì)于殼體64(側(cè)部65)在垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的方向上的位移，由此檢測(cè)內(nèi)圈61相對(duì)于外圈62在軸承徑向方向上的相對(duì)位移。位移傳感器70例如豎直位于主軸20下方并且用于檢測(cè)主軸20由于主軸20旋轉(zhuǎn)所引起的在豎直方向上的位移。圖6是示出了軸承60上的軸向負(fù)荷與軸承徑向方向上的原點(diǎn)移位量之間的關(guān)系的圖。參照?qǐng)D6，水平軸線示出了軸承60上的軸向負(fù)荷。豎直軸線示出了軸承60在徑向方向上的原點(diǎn)移位量。在這種情況下，在軸承徑向方向上的原點(diǎn)移位量示出了用作旋轉(zhuǎn)環(huán)的內(nèi)圈的中心軸線相對(duì)于用作靜止環(huán)的外圈的中心軸線(作為原點(diǎn))在豎直向下方向上的移位量。在圖中，圓圈標(biāo)記指示當(dāng)軸承60處于正常狀態(tài)時(shí)獲得的數(shù)據(jù)，而三角形標(biāo)記指示當(dāng)軸承60處于異常狀態(tài)時(shí)獲得的數(shù)據(jù)。而且在軸承60處于正常狀態(tài)和處于異常狀態(tài)兩種情況下，當(dāng)軸向負(fù)荷為0(零)時(shí)(當(dāng)主軸20停止旋轉(zhuǎn)時(shí))徑向方向上的原點(diǎn)移位量達(dá)到最大值，并且然后，徑向方向上的原點(diǎn)移位量隨著軸向負(fù)荷增大而減小。在這種情況下，當(dāng)軸承受到損壞時(shí)，內(nèi)部間隙增大。因此，在相對(duì)小的軸向負(fù)荷下在徑向方向上的原點(diǎn)移位量大于在正常狀態(tài)下獲得的原點(diǎn)移位量。并且，原點(diǎn)移位量相對(duì)于軸向負(fù)荷增加而發(fā)生的改變大于正常狀態(tài)下的改變(Δδa(異常狀態(tài))>Δδn(正常狀態(tài)))。因此，針對(duì)在規(guī)定的第一軸向負(fù)荷條件(例如，0負(fù)荷)下徑向方向上的原點(diǎn)移位量與在同第一軸向負(fù)荷條件不同的規(guī)定的第二軸向負(fù)荷條件(例如，圖中的F2)下徑向方向上的原點(diǎn)移位量之間的差(位移差)，將診斷時(shí)獲得的位移差Δδ與在正常狀態(tài)下獲得位移差Δδn相比較。然后，例如，在診斷中的位移差Δδ比正常狀態(tài)下的位移差Δδn高k(k>1)倍時(shí)，可以診斷為軸承60處于異常狀態(tài)。此外，當(dāng)比較圖3和圖6時(shí)，在不同的軸向負(fù)荷條件下原點(diǎn)移位量之間的差在旋轉(zhuǎn)軸線方向上比在軸承徑向方向上更大。因此，可以認(rèn)為，與根據(jù)本修改1的方法相比，通過(guò)使用位移傳感器70測(cè)量旋轉(zhuǎn)軸線方向上的位移的方法可以完成更準(zhǔn)確的異常診斷。[修改2]

根據(jù)上述實(shí)施例，在數(shù)據(jù)處理器80進(jìn)行的異常診斷過(guò)程(圖5)中，當(dāng)葉片30停止旋轉(zhuǎn)時(shí)滿足第一軸向負(fù)荷條件，并且當(dāng)風(fēng)力渦輪機(jī)10進(jìn)行額定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)滿足第二軸向負(fù)荷條件，但第一和第二軸向負(fù)荷條件不限于此。軸向負(fù)荷取決于葉片30的旋轉(zhuǎn)(隨著風(fēng)力越大，葉片30的轉(zhuǎn)速變得越高并且軸向負(fù)荷也變得越大)，并且使主軸20的轉(zhuǎn)速與發(fā)電機(jī)50的發(fā)電量相關(guān)聯(lián)，所述發(fā)電機(jī)使用從葉片30接收的旋轉(zhuǎn)力發(fā)電。因此，可以基于發(fā)電機(jī)50的發(fā)電量P和主軸20(葉片30)的轉(zhuǎn)速N判定是否滿足規(guī)定的軸向負(fù)荷條件。圖7是流程圖，展示了當(dāng)基于發(fā)電機(jī)50的發(fā)電量判定是否滿足軸向負(fù)荷條件時(shí)所執(zhí)行的異常診斷過(guò)程的程序。此流程圖中所示的過(guò)程也是在主例程調(diào)用時(shí)被執(zhí)行并且以規(guī)則間隔或每次滿足預(yù)定條件而被執(zhí)行。參照?qǐng)D7，代替圖5中所示的流程圖中的步驟S110和S130，此流程圖包括步驟S112和S132。換言之，當(dāng)在步驟S105判定正常狀態(tài)數(shù)據(jù)采集標(biāo)志打開(kāi)(步驟S105中為是)時(shí)，數(shù)據(jù)處理器80判定發(fā)電機(jī)50的發(fā)電量P是否小于閾值P0(步驟S112)。這個(gè)閾值P0設(shè)置為比發(fā)電機(jī)50的額定發(fā)電量相對(duì)更小的值，并且例如設(shè)置為額定發(fā)電量的大約10％到20％。然后，當(dāng)判定發(fā)電量P小于閾值P0(步驟S112中為是)時(shí)，判定滿足第一軸向負(fù)荷條件。然后，數(shù)據(jù)處理器80將位移傳感器70的檢測(cè)值作為δ0記錄在記錄裝置中(步驟S120)。另外，數(shù)據(jù)處理器80判定發(fā)電機(jī)50的發(fā)電量P是否大于閾值P1(步驟S132)。這個(gè)閾值P1設(shè)置為更接近發(fā)電機(jī)50的額定發(fā)電量的值，并且例如設(shè)置為額定發(fā)電量的大約80％到90％。然后，當(dāng)判定發(fā)電量P大于閾值P1(步驟S132中為是)時(shí)，判定滿足第二軸向負(fù)荷條件。然后，數(shù)據(jù)處理器80將位移傳感器70的檢測(cè)值作為δ1記錄在記錄裝置中(步驟S140)。除了上述內(nèi)容以外，這些過(guò)程與圖3中所示的流程圖中解釋的過(guò)程相同。

另外，圖8是流程圖，展示了當(dāng)基于主軸20的轉(zhuǎn)速判定是否滿足軸向負(fù)荷條件時(shí)所執(zhí)行的異常診斷過(guò)程的程序。此流程圖中所示的過(guò)程也是在主例程調(diào)用時(shí)被執(zhí)行并且以規(guī)則間隔或每次滿足預(yù)定條件而被執(zhí)行。參照?qǐng)D8，代替圖5中所示的流程圖中的步驟S110和S130，此流程圖包括步驟S114和S134。換言之，當(dāng)在步驟S105判定正常狀態(tài)數(shù)據(jù)采集標(biāo)志打開(kāi)(步驟S105中為是)時(shí)，數(shù)據(jù)處理器80判定主軸20的轉(zhuǎn)速N是否小于閾值N0(步驟S114)。這個(gè)閾值N0設(shè)置為比主軸20的額定轉(zhuǎn)速相對(duì)更小的值，并且例如設(shè)置為額定轉(zhuǎn)速的大約10％到20％。然后，當(dāng)判定轉(zhuǎn)速N小于閾值N0(步驟S114中為是)時(shí)，判定滿足第一軸向負(fù)荷條件。然后，數(shù)據(jù)處理器80將位移傳感器70的檢測(cè)值作為δ0記錄在記錄裝置中(步驟S120)。另外，數(shù)據(jù)處理器80判定主軸20的轉(zhuǎn)速N是否高于閾值N1(步驟S134)。這個(gè)閾值N1設(shè)置為更接近主軸20的額定轉(zhuǎn)速的值，并且例如設(shè)置為額定轉(zhuǎn)速的大約80％到90％。然后，當(dāng)判定轉(zhuǎn)速N高于閾值N1(步驟S134中為是)時(shí)，判定滿足第二軸向負(fù)荷條件。然后，數(shù)據(jù)處理器80將位移傳感器70的檢測(cè)值作為δ1記錄在記錄裝置中(步驟S140)。除了上述內(nèi)容以外，這些過(guò)程與圖3中所示的流程圖中解釋的過(guò)程相同。

此外，在上述修改2中，可以通過(guò)使用位移傳感器70檢測(cè)軸承60的內(nèi)圈與外圈之間在軸向方向上的位移來(lái)進(jìn)行異常診斷，或者可以通過(guò)使用位移傳感器70檢測(cè)軸承60的內(nèi)圈與外圈之間在軸承徑向方向上的位移來(lái)進(jìn)行異常診斷。還再次參照?qǐng)D1，在上述實(shí)施例和修改中，位移傳感器70附接至支撐主軸20的軸承60上并且被配置成用于對(duì)軸承60進(jìn)行異常診斷。除了軸承60以外或代替軸承60，在齒輪箱40或發(fā)電機(jī)50中提供的軸承也可以配備有位移傳感器，使得可以通過(guò)與上述實(shí)施例或修改中的相同的方法來(lái)對(duì)齒輪箱40或發(fā)電機(jī)50中提供的這個(gè)軸承進(jìn)行異常診斷。而且，在上述實(shí)施例和修改中已經(jīng)給出了關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的用于滾動(dòng)軸承的異常診斷設(shè)備應(yīng)用于風(fēng)力渦輪機(jī)的情況的解釋?zhuān)景l(fā)明的適用范圍不必局限于風(fēng)力渦輪機(jī)。另外，本發(fā)明不排除使用諸如加速度傳感器的振動(dòng)傳感器進(jìn)行的異常診斷。根據(jù)本發(fā)明的異常診斷可以與使用振動(dòng)傳感器進(jìn)行的異常診斷相組合，使得可以實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的異常診斷。在此公開(kāi)的每個(gè)實(shí)施例還旨在當(dāng)適當(dāng)時(shí)組合并且由此實(shí)施。應(yīng)領(lǐng)會(huì)的是，在此公開(kāi)的實(shí)施例在所有方面都是以說(shuō)明方式，而非限制方式。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書(shū)的條款而不是由以上提供的對(duì)實(shí)施例的描述來(lái)限定，并且旨在包括在等效于權(quán)利要求書(shū)的條款的含義和范圍內(nèi)的任何修改。

參考標(biāo)記列表

10風(fēng)力渦輪機(jī)、20主軸、30葉片、40齒輪箱、50發(fā)電機(jī)、60軸承、61內(nèi)圈、62外圈、63滾子、64殼體、65側(cè)部、70位移傳感器、80數(shù)據(jù)處理器、90吊艙、100塔。