风力发电机组齿轮箱轴承1

1、风力发电机组齿轮箱轴承由于风轮转速与发电机转速之间的巨大差距，使得齿轮箱成为风力发电机组中的一个必不可少的部件。在风力机的运行过程中，风轮的受力状况极为恶劣，经常在急剧变化的重载荷下连继运行数十小时，其所受到的各种载荷都通过主轴直接传递给齿轮箱的低速轴。而且，风力发电机组的设计通常要求在无人值班运行条件下工作长达20年之久，因此齿轮箱的轴承在此受到了真正的考验。近年来国内外风力发电机组故障率最高的部件当数齿轮箱，而齿轮箱的故障绝大多数TodayHot是由于轴承的故障造成。本文先简要介轴承的选型，然后根据风力机的特殊工况，对齿轮箱轴承载荷的分析与计算提出方法，供设计人员参考。 1轴承的

2、选型 SKF轴承在箱体中应用广泛，在确定使用轴承之前，应该充分考虑其使用的要求，一般可参循以下几个要素： .可用空间 A：对小直径机轴可采用球轴承 对大直径机轴可采用圆柱，球面滚子，圆锥滚子轴承。 B：当径向空间有限时，需采用截面较小的轴承。 当轴向空间有限时，可采用圆柱滚子或承受复合负荷的深沟球轴承。 .负荷 选择原则为一般性负荷，高转速为球轴承。重负荷低转速选用滚 子轴承。而复合负载时应考虑特殊情况。 .精度 .转速 由样本可查知还与其所受润滑条件和轴承的径向游隙有关。&

3、#160;.噪音 .刚性 .对中 .轴向位移 .安装与拆卸 总的来讲，轴承应用应考虑以上几个基本情况。目前SKF已在世界上风力发电比较发达的国家如美国，西班牙，丹麦，德国等设备上广泛使用。例如西班牙的Ecotecnia公司，SKF就为其设计了圆锥滚子轴承，并采用了先进的软件进行摸拟轴承在未投入实际前就展示出其运行情况。 当确定好某个型号后，其寿命情况根据公式L10=（C/Peq）可得其百万转为单位的额定寿命。但考虑到实际应用中会有很多条件，比如风力机的受力状态和工作状态的不稳定性，以及日常的维护及保养等等，对额定载荷C和当量动载荷Pe

4、q应加以修正。SKF通过由一系列优质产品和服务组成的无忧运转计划可防止超过60%的轴承出现过早损毁。此外，SKF在球面滚子SKF Explorer探索者系列和CARB系HotTag列等这系列新的产品上，可提供更高的负荷额定，更长的寿命，及更紧凑的配置，达到降低成本，增加设备运行时间。 对一般性故障排除主要还是借助相关检测设备进行操作，只有这样才可能高效准确的查找原因，并予以及时正确的排除。SKF的设备状态监测系统如Marlin可对设备的振动（速度和加速度）和温度进行测量和分析，提前对设备问题预警，以避免故障停机。配备相关的附件，可以收集到一系列数据，从而有效的防止问题的发生

5、。 2轴承的设计 轴承设计应考虑以下两个条件： （1） 静态承载能力，通常考虑极限载荷； （2） 轴承的使用寿命，通常考虑额定运行载荷。 轴承的设计计算一般按照DIN281或轴承制造商提供的方法进行。 （1） 极限负荷下的载荷承受能力 极限负荷下的载荷承受能力，其安全系数不应小于2。静态承载能力定义为轴承的静态负载Co与等效静态负荷Po之比。 （2） 使用寿命确认 使用寿命计算采用估算法，其故障的可能性应低于10%，计算的使用寿命不小于130000小时。计算时应考虑

6、轴承的温度、润滑方式、润滑剂粘度、油膜间隙等。 平均等效动态轴承载荷 其中，Peqi等效动态轴承载荷 niPi作用下轴承旋转的次数 N轴承旋转的总次数。 平均等效动态轴承载荷的分析采用简化的载荷变化频谱： 平均等效动态轴承载荷的确定，基于额定载荷的60%，P60=60%Pr。在此基础上叠加一个变化幅度为±30%额定载荷的正弦分量。 例：轴承的载荷频谱 平均等效动态轴承载荷为： Peq=1.11×P60 但考虑到风力机运行工况的复杂性，有关专家荐议： 如果考虑风力扰动

7、，Peq1=0.77Pr 如果考虑风力高频变化因素，Peq2=0.033Pr 如果考虑风力机长时间过功率，Peq3=0.05Pr 如果考虑环境温度等因素，Peq4=0.02Pr 如果考虑齿轮箱自身的动力学因素，Peq5=xPr 因此如果考虑到上述因素，Peq=0.85Pr 3、轴承报废的一般标准和判断 滚动轴承的失效形式主要有疲劳剥落，过量的永久变形和磨损。疲劳剥落是正常失效形式，它决定了轴承的疲劳寿命；过量永久变形使轴承在运转中产生剧烈的振动和噪声；磨损使轴承游隙、噪声、振动增大，降低轴承的运转精度，一些精密机械有的轴承，

8、可用磨损量来确定轴承寿命。 疲劳剥落可根据使用寿命，由基本额定动载荷限定载荷能力；过量永久变形可由基本额定静载荷限定载荷能力；磨损尚无统一的计算方法。 由于轴承的损坏的主要是由于噪声、温度、速度、振动、对中、润滑情况、轴承状态等因素造成的。在轴承工作位置可安装相应的传感器和测试仪器进行检测。根据检测信号的异常程度即可判断轴承是否损坏。对于齿轮箱的轴承应进行实时监测，以便提前发现故障。风机的日常运行与维护2007-9-10 18:07:58  田聪慧       阅读（ ）次 关键词：发电设备&#

9、160;风电 检修维护北极星电力技术网      随着科技的进步，风电事业的不断发展。宁夏贺兰山风力发电场的规模也日益扩大，从装机容量2。04万千瓦逐渐升至9。18万千瓦 。伴随着风机种类和数量的增加，新机组的不断投运.风机的日常运行维护也是越来越重要。现在就风机的运行维护作一下探讨。       一运行     风力发电机组的控制系统是采用工业微处理器进行控制，一般都由多个CPU并列运行，其自身的抗干扰能力强，并且通过通信线路与计算机

10、相连，可进行远程控制，这大大降低了运行的工作量。所以风机的运行工作就是进行远程故障排除和运行数据统计分析及故障原因分析。      1.远程故障排除      风机的大部分故障都可以进行远程复位控制和自动复位控制。风机的运行和电网质量好坏是息息相关的，为了进行双向保护，风机设置了多重保护故障，如电网电压高、低，电网频率高、低等，这些故障是可自动复位的。由于风能的不可控制性，所以过风速的极限值也可自动复位。还有温度的限定值也可自动复位，如发电机温度高，齿轮箱温度高、低，环境温度低等。风机的过负荷故障也是可自动复位的。

11、除了自动复位的故障以外，其它可远程复位控制故障引起的原因有以下几种：     (1)    风机控制器误报故障；     (2)    各检测传感器误动作；     (3)    控制器认为风机运行不可靠     2运行数据统计分析     对风电场设备在运行中发生的情况进行详细的统计分析

12、是风电场管理的一项重要内容。通过运行数据的统计分析，可对运行维护工作进行考核量化，也可对风电场的设计，风资源的评估，设备选型提供有效的理论依据。每个月的发电量统计报表，是运行工作的重要内容之一，其真实可靠性直接和经济效益挂钩。其主要内容有：风机的月发电量，场用电量，风机的设备正常工作时间，故障时间，标准利用小时，电网停电，故障时间等。风机的功率曲线数据统计与分析，可对风机在提高出力和提高风能利用率上提供实践依据。例如，在对Gamesa风机的功率曲线分析后，我们对个别风机的安装程序进行了调节，减少了过发故障和发电机温度过高故障，提高了设备的可利用率。通过对风况数据的统计和分析，我们掌握了各型风机

13、随季节变化的出力规律，并以此可制定合理的定期维护工作时间表，以减少资源的浪费。      3.故障原因分析      我们通过对风机各种故障深入的分析，可以减少排除故障的时间或防止多发性故障的发生次数，减少停机时间，提高设备完好率和可利用率。如对Vestas风机偏航电机过负荷这一故障的分析，我们得知有以下多种原因导致该故障的发生，首先机械上有电机输出轴及键块磨损导致过负荷，齿盘断齿发生偏航电机过负荷，在电气上引起过负荷的原因有软偏模块损坏，软偏触发板损坏，偏航接触器损坏，偏航电磁刹车工作不正常等。又如，在对Game

14、sa系列风机因电压波动而停机故障。我们分析是因电压波动正负定值调的太低所以我们对Gamesa风机安装程序进行了调节。减少了因电压不稳而发生的故障，提高了设备的可利用率。      二.维护      风力发电机是集电气、机械、空气动力学等各学科于一体的综合产品，各部分紧密联系，息息相关。风力机维护的好坏直接影响到发电量的多少和经济效益的高低；风力机本身性能的好坏，也要通过维护检修来保持，维护工作及时有效可以发现故障隐患，减少故障的发生，提高风机效率。风机维护可分为定期检修和日常排故维护两种方式。  

15、60;   1风机的定期检修维护      定期的维护保养可以让设备保持最佳期的状态，并延长风机的使用寿命。定期检修维护工作的主要内容有：风机联接件之间的螺栓力矩检查(包括电气连接)，各传动部件之间的润滑和各项功能测试。风机在正常运行中时，各联接部件的螺栓长期运行在各种振动的合力当中，极易使其松动，为了不使其在松动后导致局部螺栓受力不均被剪切，我们必须定期对其进行螺栓力矩的检查。在环境温度低于-5时，应使其力矩下降到额定力矩的80%进行紧固，并在温度高于-5后进行复查。我们一般对螺栓的紧固检查都安排在无风或风小的夏季，以避开风机的高出

16、力季节。风机的润滑系统主要有稀油润滑(或称矿物油润滑)和干油润滑(或称润滑脂润滑)两种方式。风机的齿轮箱和偏航减速齿轮箱采用的是稀油润滑方式，其维护方法是补加和采样化验，若化验结果表明该润滑油已无法再使用，则进行更换。干油润滑部件有发电机轴承，偏航轴承，偏航齿等。这些部件由于运行温度较高，极易变质，导致轴承磨损，定期维护时，必须每次都对其进行补加。另外，发电机轴承的补加剂量一定要按要求数量加入，不可过多，防止太多后挤入电机绕组，使电机烧坏。      定期维护的功能测试主要有过速测试，紧急停机测试，液压系统各元件定值测试，振动开关测试，扭缆开关测试。还可

17、以对控制器的极限定值进行一些常规测试。定期维护除以上三大项以外，还要检查液压油位，各传感器有无损坏，传感器的电源是否可靠工作，闸片及闸盘的磨损情况等方面。      2.日常排故维护      风机在运行当中，也会出现一些故障必须到现场去处理，这样我们就可顺便进行一下常规维护。首先要仔细观察风机内的安全平台和梯子是否牢固，有无连接螺栓松动，控制柜内有无糊味，电缆线有无位移，夹板是否松动，扭缆传感器拉环是否磨损破裂，偏航齿的润滑是否干枯变质，偏航齿轮箱、液压油及齿轮箱油位是否正常，液压站的表计压力是否正常，转动部件与旋转部件之间有无磨损，看各油管接头有无渗漏，齿轮油及液压油的滤清器的指示是否在正常位置等。第二是听，听一下控制柜里是否有放电的声音，有声音就可能是有接线端子松动，或接触不良，须仔细检查，听偏航时的声音是否正常，有无干磨的声响，听发电机轴承有无异响，听齿轮箱有无异响，听闸盘与闸垫之间有无异响，听叶片的切风声音是否正常。第三，清理干净自己的工作现场