风力发电机轴承
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风力发电机组轴承的动力学分析与振动控制方法研究风力发电机组是一种利用风能转化为电能的装置,其核心部件之一是轴承。
轴承在风力发电机组中承担着重要的作用,它不仅支撑着转子的运行,还承载着转子的重量和风力的负载。
因此,轴承的稳定性和寿命对于风力发电机组的运行和性能至关重要。
为了确保风力发电机组的可靠性和安全性,研究人员对风力发电机组轴承的动力学进行了深入的分析和研究,并提出了相应的振动控制方法。
这些研究旨在减小轴承振动,延长轴承寿命,提高风力发电机组的运行效率。
首先,动力学分析是研究风力发电机组轴承振动的重要手段之一。
通过建立风力发电机组的动力学模型,可以分析轴承的运动规律和振动特性。
其中,常用的方法包括有限元法、模态分析法和多体系统动力学方法等。
这些方法可以考虑轴承的结构特点和外界风力的作用,从而获得轴承的应力、位移和振动等参数,并进一步分析轴承的疲劳寿命和可靠性。
其次,振动控制是减小风力发电机组轴承振动的有效手段之一。
振动控制方法可以分为主动控制和被动控制两种。
主动控制是通过在轴承上添加控制器或执行器,对轴承进行主动干预,实现振动的控制和抑制。
常用的主动振动控制方法有反馈控制、前馈控制和模态控制等。
被动控制则是通过改变轴承的材料、结构或几何形状,来抑制或消除轴承的振动。
常用的被动振动控制方法有减振器、阻尼控制和减震控制等。
在风力发电机组轴承的动力学分析和振动控制研究中,研究人员还发现了一些振动源和振动特性。
风力发电机组轴承振动的主要源头包括风力的冲击、轴承的不平衡和非线性等。
这些振动源导致了轴承的共振现象和非线性振动等特性。
因此,研究人员通过对振动源和振动特性的深入研究,提出了相应的振动控制方法,以减小轴承振动并提高风力发电机组的稳定性和可靠性。
另外,随着风力发电技术的不断发展和进步,研究人员还将目光投向了新的领域,如智能控制和优化设计等。
智能控制是指利用先进的传感器和控制器,实现对轴承振动的实时监测和控制。
风力发电机常见故障及处理随着清洁能源的发展,风力发电机作为一种可再生能源的代表之一,得到了广泛的应用。
然而,由于风力发电机的复杂结构和长期运行,常常会出现一些故障。
本文将介绍风力发电机常见的故障,并提供相应的处理方法。
一、风力发电机叶片损坏风力发电机叶片是风能转化为机械能的关键部件,常常会受到风力的冲击和外部物体的碰撞,从而导致叶片损坏。
当发现叶片损坏时,应立即停机检查。
如果损坏较轻,可以进行修复或更换,如果损坏较严重,需要更换整个叶片组件。
二、风力发电机轴承故障风力发电机的轴承承受着巨大的负荷和旋转速度,长时间运行后容易出现磨损和故障。
当发现轴承有异常声音或温度升高时,应及时停机检查。
处理方法可以是添加润滑油或更换轴承。
三、风力发电机变频器故障风力发电机的变频器负责将风轮产生的机械能转化为电能,并将电能输出到电网中。
变频器故障会导致发电机无法正常运行或输出电能。
处理方法可以是检查电源连接是否松动或更换变频器。
四、风力发电机塔筒倾斜风力发电机塔筒倾斜是由于塔筒基础不稳造成的,长期运行后容易出现。
当发现塔筒倾斜时,应立即停机检查。
处理方法可以是重新加固塔筒基础或进行维修加固。
五、风力发电机电缆故障风力发电机的电缆常常会受到风力的冲击和外部物体的碰撞,从而导致电缆磨损、短路或断裂。
当发现电缆故障时,应立即停机检查。
处理方法可以是修复电缆或更换电缆。
六、风力发电机发电机故障风力发电机的发电机是将风能转化为电能的关键部件,常常会受到负荷过大、温度过高等因素的影响,导致发电机故障。
当发现发电机故障时,应立即停机检查。
处理方法可以是修复或更换发电机。
七、风力发电机控制系统故障风力发电机的控制系统负责对发电机的运行进行监控和控制,常常会受到电压过高、电流过大等因素的影响,导致控制系统故障。
当发现控制系统故障时,应立即停机检查。
处理方法可以是检查电压和电流是否正常或更换控制系统。
八、风力发电机灯光故障风力发电机的灯光是用来指示发电机运行状态的,常常会受到电压过高、电流过大等因素的影响,导致灯光故障。
2019年4月下风力发电机主轴轴承失效分析何玉强(新d 绿色能源股份有限公司,河北 石家庄 050000)摘 要:文章结合风力发电场实际运行过程中的各种轴承磨损和故障现象,对双馈异步低温风力发电机组进行现场风机运行数据的统计分析,总结了影响轴承正常运行的因素,希望在技术和经验方面提供参考。
关键词:风力发电机;主轴轴承;失效中图分类号:TM315 文献标志码:A 文章编号:1672-3872(2019)08-0120-02——————————————作者简介: 何玉强(1984—),男,河北石家庄人,本科,工程师,研究方向:机械设计制造及其自动化。
我国风电行业比较严重和普遍存在的问题是大型双馈型风力发电机主轴轴承的磨损,已成为风力发电机组研发和重点排除的故障。
根据目前的情况,导致主轴轴承磨损的主要原因有以下几种:风机组装过程不规范,没有检查润滑油,轴承本身的质量。
文章在风电场实际工作的基础上,详细分析双馈风力发电机前后的轴承磨损情况[1]。
1 主轴轴承在正常情况下失效的主要原因1)兆瓦级风力发电机的主轴轴承用的是双列调心滚子轴承,它必须承受轴向和径向的载荷,所以出现故障次数也比较多。
这是因为具有较大的间隙的双列调心滚子轴承,上风向侧的轴承承受较小的载荷,而下风向轴承要承受很多径向载荷和轴向力,这导致滚子过度滑动,如果润滑不良会导致材料腐蚀并剥落,使座圈,滚子和保持架受力不均出现变形的情况,导致座圈和轴承座之间出现不协调,引起常见故障,如位移和卡住[2]。
2)在设计新的传动系统时,很少使用调心轴承作为主轴轴承。
一般建议使用圆锥滚子轴承,其有很强的径向和轴向承载力,通过预紧可以均匀地加载滚轮,滚轮不易滑动摩擦。
然而,在装置过程,由于安装精度和技术要求,轴承间隙如果调整不当会导致半干滚动摩擦,就会导致轴承失效[3]。
3)用热装法进行轴承装配。
由于加热装置的尺寸限制,只能进行局部加热,这样就会导致加热不均匀,使轴承变形。
大型风力发电机主轴轴承故障分析及预防方法摘要:在直驱风电机组中,由于受偏航、变桨、刹车等冲击的影响,其动态特性十分复杂。
根据直驱风机的工作特性,采用常规的振动监测方法,因其工作状态复杂,故障演变机制不清楚,致使风机发生重大事故。
传统的振动检测方法存在着缺陷,目前国内外尚无一套行之有效的状态监控理论。
本文针对直驱式风扇的主轴轴承进行了故障机理和动力学特性的研究。
探讨了动态交变应力条件下的故障演变机制,揭示了故障的主轴承动力特性和故障信息特征之间的定量关系。
关键词:大型风力发电;主轴轴承;故障;预防1 项目背景(1)风机设计时通常由风机主机厂向风机轴承供应商提出技术要求,风机轴承供应商据已有标准规范:GL 2010风机认证指南,IEC 61400风电标准,ISO 281滚动轴承,额定动载荷和额定寿命,ISO 16281滚动轴承,通用装载轴承用改良参考额定寿命的计算方法,JB/T 10705-2016 滚动轴承,风力发电机轴承,GB/T29718-2013 滚动轴承风力发电机组主轴轴承,GB-T 4662-2003 滚动轴承,额定静载荷,GB-T 6391-2003滚动轴承,额定动载荷和额定寿命,GB/T18254-2002高碳铬轴承钢等标准进行轴承选型计算提供相应型号轴承,在某些情况下由于轴承选型不合理导致轴承在实际运行过程中发生开裂、断裂及过早磨损等失效,而使用轴承的风机主机厂商并没有掌握风机轴承选型的方法,当风机轴承发生故障后很难分析出引起轴承故障的原因及预防轴承发生故障。
本项目通过对已颁布的风机轴承相关标准进行整理,掌握风机轴承在选型过程中注意事项及计算方法,编制轴承选型规范,为后续风机设计轴承选型提供选型依据。
(2)目前公司机组使用轴承(变桨轴承、偏航轴承、主轴轴承)集中润滑系统是贝卡(国外)生产的轴承集中润滑系统,贝卡的轴承集中润滑系统成本较高,本项目通过开发国产轴承集中润滑系统来降低轴承集中润滑系统成本,拟降低成本30%。
风力发电机轴承磨损故障诊断方法研究一、引言随着我国新能源发电规模的不断扩大,风力发电已经成为我国清洁能源的主力之一。
风力发电机的轴承是风力发电机运行过程中最易损坏的部件之一,轴承的磨损故障会导致风力发电机运行不稳定,从而影响发电效率。
因此,对风力发电机轴承的诊断方法进行研究具有重要的意义。
二、风力发电机轴承磨损故障的原因轴承作为风力发电机的关键部件之一,直接影响着风力发电机的性能表现和使用寿命。
轴承磨损故障主要有以下几个原因:1.疲劳潮湿:由机械疲劳引起的轴承磨损故障是非常常见的,而潮湿是导致轴承疲劳的主要因素之一。
2.油漏:轴承是由油脂或润滑剂保持和润滑的,在运行过程中,轴承内部油液泄漏会导致摩擦和磨损。
3.粘着和剥落:当风力发电机运行过程中,轴承均匀接受负载且被充分润滑时,不会产生任何摩擦和磨损,但当轴承表面受到过度压力或润滑不足时,就会产生摩擦,导致轴承表面粘结或剥落。
三、风力发电机轴承磨损故障的诊断方法风力发电机轴承损伤的诊断对于风力发电机的正常使用和运行至关重要,温度、振动、声音、油分析和可视检查是轴承磨损故障诊断的主要方法:1.温度:风力发电机的轴承在正常运行时会有一个稳定的温度范围,温度过高可以表明轴承内部润滑情况不良或轴承破坏。
2.振动:通过振动检测技术可以识别轴承内部故障,一般来说,如果轴承内部损伤,轴承的振动会明显增加。
3.声音:噪音测试可以帮助检测轴承故障,当轴承内部损伤时,会发出一定强度和特征的噪音。
4.油分析:对润滑油进行检查可以检测轴承内部异物和金属碎屑。
5.可视检查:检查轴承表面或边缘周围是否有裂纹或损伤痕迹。
四、结论风力发电机轴承磨损非常常见,导致磨损的原因也有很多种,但可以采用多种方法来诊断轴承损坏,有效延长风力发电机轴承的寿命,减少损坏故障,提高风力发电机的发电效率。
未来的研究方向则是要进一步提高轴承磨损故障的诊断精度,以及优化轴承的设计和制造工艺,使其具有更好的防护能力和使用寿命。
风力发电机组偏航轴承故障原因浅析摘要:在科学技术不断发展的背景下,近年来制造风电机组的企业也提升了制造水平,偏航轴承是风力发电机组中的核心零部件,但是由于其所处的自然环境较为恶劣,再加上设备长时间处于工作状态,因此,风电机组的偏航轴承经常出现故障,从而影响风力发电机组的整体性能。
本文主要分析风力发电机组偏航轴承故障原因关键词:偏航轴承;失效;风电机组引言风力发电是一种清洁能源,近年来装机容量快速增长。
偏航轴承是风电设备中最重要的零部件。
偏航轴承性能与工况的好坏直接影响偏航系统甚至整个设备的性能。
因此,研究偏航轴承的失效机理,提出合理化建议为改善轴承质量提供一定理论依据,对生产实践起到一定的指导意义。
1.偏航轴承故障原因分析1.1设计制造对偏航轴承寿命的影响在偏航轴承的设计工艺中,接触角、沟道结构和密封设计以及材料的选择等各个方面都对轴承的使用寿命产生各种不确定的影响。
要保证偏航轴承具有较高的使用寿命和运行可靠性,就必须在机械加工工艺上确保零件各个指标符合标准,如旋转精度、尺寸精度、表面粗糙度。
某风场27号风机偏航轴承故障后,该风场对33台风机所有偏航轴承进行了检查,密封不严对偏航轴承失效的影响该风电场位于高原,冬季最低气温在-40℃以下,且该地区冬期较长。
偏航轴承要承受风力发电机主传动系统的全部质量,靠近机头侧偏航轴承轴向分力增加,机头侧轴承受压应力,机尾侧受张应力,机头与机尾方向产生不平衡力趋势,导致轴承内前后两端受力复杂。
随着机组运行时间的增加,偏航轴承连接螺栓会随着机舱的偏航和震动产生应力松弛现象,从而扩大机头与机尾两端的不平衡状况,机组在运行和停机时会在两端产生交变应力。
丁晴橡胶密封圈长期在超过使用温度的极端恶劣环境下工作,反复受交变应力变化的影响,导致密封圈老化、变形、破裂和脱落的现象。
密封条件变坏、泄漏,加之该地区风沙较大,外界杂质很容易进入轴承内部,并在轴承滚动体与沟道之间形成疲劳源,导致润滑油脂恶化并加速轴承的接触疲劳失效。
风力发电机组轴承失效分析及预防措施发布时间:2021-04-07T07:51:12.630Z 来源:《福光技术》2020年24期作者:丁惠东肖锐毅张进[导读] 文章简要介绍了发电机轴承失效的形式,重点分析了发电机轴承失效的机理;轴承润滑系统的改进;电化学对轴承的电蚀,通过对轴承损坏原因分析,制定整改措施,提供了预防和改进风电机组轴承失效的现场改造方案。
丁惠东肖锐毅张进国家能源投资集团(济南)新能源有限责任公司河口分公司山东东营 257200摘要:文章简要介绍了发电机轴承失效的形式,重点分析了发电机轴承失效的机理;轴承润滑系统的改进;电化学对轴承的电蚀,通过对轴承损坏原因分析,制定整改措施,提供了预防和改进风电机组轴承失效的现场改造方案。
关键词:布氏压痕;自动润滑泵;递进式油脂分配器;轴电流;轴承电蚀1引言据全球风能理事会(GlobalWindEnergyCouncil,简称 GWEC)预计,2020 年全球风电总装机容量达到 792GW,我国大力发展清洁能源产业,风电装机规模已跃居全球第一,占全球总装机的 1/3,2018 年,全国并网装机容量达到 1.84 亿 kW。
在风电机组中,由于机组安装于80-150m 高空且所处环境恶劣,易受沙尘、冰冻、盐雾、雷电等自然因素侵害,导致风电机组轴承失效。
国内风电机组大多采用进口轴承,特别是发电机转子支撑部分更是选用昂贵的绝缘轴承,从实际运行情况来看,发电机运行 3 ~ 5 年后,绝缘轴承陆续失效,甚至达到机组总数的 20%,极大增加了现场的生产运行成本,轴承失效问题严重困扰风电机组运行可靠性。
本文重点分析风电机组各部位轴承运转特性及失效原因,并提出现场预防轴承失效的改进方法,提供了行业内可借鉴的方案。
2风电机组轴承特点风力发电机组轴承有叶片轴承、主轴轴承、齿轮箱轴承、发电机轴承、偏航减速器轴承、偏航回转轴承等。
轴承主要分为低速高转矩和高速低转矩 2 类。
风电机组发电机轴承温度高问题处理分析摘要:温度升高是影响风电机组发电机运行的重要因素,为保证发电机运行质量,做好温度问题处理,保证温升可以被控制在安全范围内,显得极为重要。
通过对发电机轴承温度过高问题的分析,对问题处理方式展开深层次探索,旨在妥善处理发电机轴承温度過高问题,实现理想化风电机组发电机运行模式。
关键词:发电机热源;轴承;发电机;风电机组;温度过高问题造成风电机组发电机轴承温度过高原因较为复杂,除发电机轴承自身运转所造成的温度过高状况外,外部因素,像部件损耗产生热量、发电机风冷散热以及发电机外壳散热等也会造成不同程度的轴承温度过高问题。
如果轴承温度超过安全范围,会对轴承性能以及发电机运行产生严重阻碍,是风电机组是否可以平稳运行的重要影响因素,对其展开深入研究,会对风电机组高质量运转产生积极影响。
轴承温度升高影响因素发电机内部热源,主要分为轴承摩擦生热以及发电机本体自身发热两种。
其中轴承作为主要热源之一,其温度变化会对发电机运转产生直接影响。
轴承温度升高原因主要分为两类:第一,轴承自身运转。
由于轴承转速较快,在内外圈进行运动过程中,会因为彼此之间摩擦而产生一定热量。
在忽略能量损失的前提下,转子与轴承间摩擦力做功和产生热量会处于相同状态。
随着轴承的不断转动,其自身温度也会不断上升,如果没有得到及时控制,便会出现温度过高问题;第二,外部影响因素。
由于外部影响因素较为复杂,在此将对其展开详细阐述。
外部影响因素:①风冷散热。
风冷就是通过外部风扇靠空气流动带走热量,随着发电机的功率越来越大,热量越大,风冷就会到达一个上限,同时风扇也可能会出现故障现象,这样可能会造成轴承温度高;②外壳散热。
发电机热量散发以冷却装置散热以及外壳散热为主,外壳向外辐射的热量,和发电机外壳空气流量、外壳灰度以及空气吸热能力等有直接关联,如果外壳散热受阻,会直接引发内部结构温度过度升高问题,轴承温度也会出现异常上升状况;③部件自身损耗。
风力发电机专用轴承风力发电机用轴承大致可以分为三类,即:偏航轴承、变桨轴承、
传动系统轴承(主轴和变速箱轴承)。偏航轴承安装在塔架与座舱的连接部,变桨轴承安装在每个叶片的根部与轮毂连接部位。每台风力发电机设备用一套偏航轴承和三套变桨轴承(部分兆瓦级以下的风力发电机为不可调桨叶,可不用变桨轴承)。
代号方法
风力发电机偏航、变桨轴承代号方法采用了JB/T10471—2004中转盘轴承的代号方法,但是在风力发电机偏航、变桨轴承中出现了双排四点接触球式转盘轴承,而此结构轴承的代号在JB/T10471—2004中没有规定,因此,在本标准中增加了双排四点接触球转盘轴承的代号。
风力发电机专用轴承 由于单排四点接触球转盘轴承的结构型式代号用01表示,而结构型式代号02表示的是双排异径球转盘轴承结构,因此规定03表示双排四点接触球转盘轴承结构。
技术要求 材料 本标准规定偏航、变桨轴承套圈的材料选用42CrMo,热处理采用整体调质处理,调质后硬度为229HB—269HB,滚道部分采用表面淬火,淬火硬度为55HRC-62HRC。由于风力发电机偏航、变桨轴承的受力情况复杂,而且轴承承受的冲击和振动比较大,因此,要求轴承既能承受冲击,又能承受较大载荷。
风力发电机主机寿命要求20年,轴承安装的成本较大,因此要求偏航、变桨轴承寿命也要达到20年。这样轴承套圈基体硬度为229HB-269HB,能够承受冲击而不发生塑性变形,同时滚道部分表面淬火硬度达到55HRC-62HRC,可增加接触疲劳寿命,从而保证轴承长寿命的使用要求。
低温冲击功 本标准对偏航、变桨转盘轴承套圈低温冲击功要求:—20℃Akv不小于27J,冷态下的Akv值可与用户协商确定。
风力发电机可能工作在极寒冷的地区,环境温度低至—40吧左右,轴承的工作温度在—20~C左右,轴承在低温条件下必须能够承受大的冲击载荷,因此,要求轴承套圈的材料在调质处理后必须做低温冲击功试验,取轴承套圈上的一部分做成样件或者是与套圈同等性能和相同热处理条件下的样件,在—20~C环境下做冲击功试验。
轴承齿圈 由于风力发电机轴承的传动精度不高,而且齿圈直径比较大,齿轮模数比较大,因此,一般要求齿轮的精度等级按GB/T10095.2---2001中的9级或者10级。
但是由于工作状态下小齿轮和轴承齿圈之间有冲击,因此,轴承齿圈的齿面要淬火,小齿轮齿面硬度一般在60HRC,考虑到等寿命设计,大齿轮的齿面淬火硬度规定为不低于45HRC。
游隙 偏航、变桨轴承在游隙方面有特殊的要求。相对于偏航轴承,变桨轴承的冲击载荷比较大,风吹到叶片上震动也大,所以要求变桨轴承的游隙应为零游隙或者稍微的负游隙值,这样在震动的情况下可减小轴承的微动磨损。
偏航轴承要求为小游隙值,即0-501~m。另外,由于风力发电机偏航和变桨轴承的转动都由驱动电机驱动,轴承在负游隙或小游隙状态下应保证驱动电机能驱动,因此,轴承在装配后需要空载测量启动摩擦力矩,具体力矩数值根据主机驱动系统的不同也不尽相同。
防腐处理
风力发电机设备在野外工作,而且偏航、变桨轴承的一部分是裸露在外面的,会受到大气污染,高湿度的环境也会腐蚀轴承基体,因此,裸露在外面的偏航和变桨轴承的部位要求进行表面防腐处理,一般采用镀锌处理。根据需要,在镀锌层外部进行刷漆保护处理。
华锐风电现在的技术路线发展很明确,相对而言永磁同步(直驱、半直驱为代表)技术近几年随得到一定的发展,但是在以下几方面仍较双馈技术有所不足:(1). 发电量比较:永磁同步技术其机组转速范围较宽,在低风速下发电量有一定优势,但其全功率变频的特点导致随风速提高,其发电量优势将因变频器损耗迅速增大而减小。理论计算的发电量比较两者相近,甚至双馈技术略优于永磁同步技术。
(2). 成本比较:永磁同步技术虽然降低或省去了齿轮箱成本,但其发电机和全功率变频器均较双馈技术更加昂贵。在一定程度上,机组成本可以以重量的形式体现,现有大型直驱机组中Enercon公司的E112 4.5MW机组其机舱叶轮总重550吨,我公司双馈5MW机组机舱叶轮总重约390吨。
(3). THD:永磁同步技术所采用的全功率变频系统其THD非常高(基本超过5%),必须使用谐波滤波器。而双馈机组中THD可控制在前者之下。
(4). 机组安全:电网故障时双馈系统可提供更高的电流能力(额定电流的5倍),更有利于启动过电流保护及故障清除;全功率变频系统其电流能力基本被限制在2倍额定电流。
(5). 退磁问题:永磁同步技术其发电机存在退磁隐患,尚无明确更换方案。Enercon公司其发电机仍采用损耗大的电励磁方式。
(6). 海上装机:直驱机组往往采用利用定转子间气隙以自然通风的方式对发电机进行冷却,当安装到海上风场时,发电机作为核心部件会直接与腐蚀性空气接触,极大考验机组防腐能力。且万一出现问题维修更换更是耗资巨大。现在海上风场尚无安装大型直驱风电机组的先例。
(7). 维护成本:直驱机组其发电机尺寸重量大,更换维护不便,需预订专业安装船或大型船吊完成工作。PS:GE其2.5MW机组采用永磁电机,3.6MW换用双馈异步电机,其用意还请读者发挥下想象力。 风力发电机专用轴承 摘要:介绍了国内外风力发电机专用轴承设计、生产及应用的现况,展望了今后几年我国风机轴承可观的市场前景。
近十年来,风力发电作为一项可再生的绿色环保新型洁净能源,受到了各国的高度重视,得到了长足的发展。风力发电机用轴承主要包括:偏航轴承总成(660PME047)、风叶主轴轴承(24044CC)、变速器轴承、发电机轴承等,轴承的结构形式主要有四点接触球轴承、交叉滚子轴承、圆柱滚子轴承、调心滚子轴承、深沟球轴承等。其中大型偏航轴承总成和风叶主轴轴承技术难度较大,现在基本依靠进口,是风机国产化的难点之一。风机轴承国产化可提高国内轴承工业的设计应用水平,缩小与国外先进水平的差距,促进国内轴承工业的发展和技术进步,另外方面,可以降低风电成本,加快我国新资源和可再生资源的发展。
风力发电机常年在野外工作,工况条件比较恶劣,温度、湿度和轴承载荷变化很大,风速最高可达23m/s,有冲击载荷,因此要求轴承有良好的密封性能和润滑性能、耐冲击、长寿命和高可靠性,发电机在2-3级风时就要启动,并能跟随风向变化,所以轴承结构需要进行特殊设计以保证低摩擦、高灵敏度,大型偏航轴承要求外圈带齿,因此轴承设计、材料、制造、润滑及密封都要进行专门设计。
1. 风机轴承技术要点分析 1.1 偏航轴承总成(660PME047) 偏航轴承总成是风机及时追踪风向变化的保证。风机开始偏转时,偏航加速度ε将产生冲击力矩M=Iε(I为机舱惯量)。偏航转速Ω越高,产生的加速度ε也越大。由于I非常大,这样使本来就很大的冲击力成倍增加。另外,风机如果在运动过程中偏转,偏航齿轮上将承受相当大的陀螺力矩,容易造成偏航轴承的疲劳失效。
根据风机轴承的受力特点,偏航轴承采用“零游隙”设计的四点接触球轴承,沟道进行特别设计及加工,可以承受大的轴向载荷和力矩载荷。偏航齿轮要选择合适的材料、模数、齿面轮廓和硬度,以保证和主动齿轮之间寿命的匹配。同时,要采取有针对性的热处理措施,提高齿面强度,使轴承具有良好的耐磨性和耐冲击性。
风机暴露在野外,因此对该轴承的密封性能有着严格的要求,必须对轴承的密封形式进行优化设计,对轴承的密封性能进行模拟试验研究,保证轴承寿命和风机寿命相同。风机装在40m的高空,装拆费用昂贵,因此必须有非常高的可靠性,一般要求20年寿命,再加上该轴承结构复杂,因此在装机试验之前必须进行计算机模拟试验,以确保轴承设计参数无误。
1.2 风叶主轴轴承(24044CC) 风叶主轴由两个调心滚子轴承支承。由于风叶主轴承受的载荷非常大,而且轴很长,容易变形,因此,要求轴承必须有良好的调心性能。
确定轴承内部结构参数和保持架的结构形式,使轴承具有良好的性能和长寿命。 1.3 变速器轴承 变速器中的轴承种类很多,主要是靠变速箱中的齿轮油润滑。润滑油中金属颗粒比较多,使轴承寿命大大缩短,因此需采用特殊的热处理工艺,使滚道表面存在压应力,降低滚道对颗粒杂质的敏感程度,提高轴承寿命。同时根据轴承的工况条件,对轴承结构进行再优化设计,改进轴承加工工艺方法,进一步提高轴承的性能指标。
1.4 发电机轴承 发电机轴承采用圆柱滚子轴承和深沟球轴承。通过对这两种轴承的结构设计、加工工艺方法改进、生产过程清洁度控制及相关组件的优选来降轴承振动的噪声,使轴承具有良好的低噪声性能。
1.5 轴承装机试验技术研究 轴承安装后的实际性能不仅与轴承自身性能有关,而且还与轴承的具体安装使用条件密切相关,因此,要对轴承安装时的配合形式、安装中心的对中性进行研究,使轴承在实际使用中能够得到较好的工作性能。
2. 风机轴承技术现状 目前,国内开发生产的风机轴承主要是变速器轴承和电机轴承,但性能和寿命还达不到要求。因此,90%左右的变速器轴承和电机轴承仍然依赖进口。偏航轴承总成和风叶主轴轴承总成还在研制之中,国内除洛轴、瓦轴等大型国有企业有少量试制外,很少有厂家生产,基本属国内空白。 风机轴承开发研制中,存在的主要技术难点是实现长寿命所需的密封结构和润滑脂、特殊的滚道加工方法和热处理技术、特殊保持架设计和加工制造方法等。国内目前的技术水平与国外先进水平相比存在较大差距,但近几年来我国的一些研究单位在这些方面已经取得了一些突破性的研究成果,这必须将加速风机轴承国产化的进程。
3. 风机轴承市场分析