2015/8/13 10:23:22
风电机组对轴承的特殊要求
风力发电机组一般分双馈式、直驱式和混合式，各种轴承被广泛应用于风力发电机组中，应用轴承数量最多且类型最全的当属传统双馈式风机，一台风力发电机组应用轴承最多可达32套。所以选好轴承对保证风电机组的安全稳定运行非常重要。
风力发电机组都安装在野外风沙或者湿度比较大的地区，风电轴承的工况条件非常恶劣，需要承受的温度、湿度和载荷变化的范围很大。特别是偏航和变桨轴承需要 承受较大的轴向力和倾覆力矩，变速箱轴承需要承受在启动和制动时巨大的冲击载荷，同时还要求风机变速箱轴承在低速启动时具备低摩擦力矩和高运转灵活性的特点。风力发电机组轴承一般分为以下几种：偏航轴承、变桨轴承、主轴轴承、变速箱轴承和发电机轴承。根据轴承类型不同，技术要求也不同。
1、偏航、变桨轴承
这类轴承一般都是总成设计，采用单排四点接触球转盘轴承或双排四点接触球转盘轴承，应该符合如下技术要求：
根据风机轴承的受力特点，偏航轴承都采用小游隙、变桨轴承采用零游隙或者“负游隙”设计的四点接触球轴承，沟道要进行特别设计及加工，可以承受大的轴向载 荷和力矩载荷。总成中的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。
由于风机暴露在野外，因此对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，以保证轴承寿命和风机寿命相同。风机都装在50m以上甚至 上百米的高空，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，因此对设计制造的要求极高。
2、主轴轴承
主轴轴承一般为调心滚子轴承，亦有采用大锥角双列圆锥滚子轴承的，大多数叶轮主轴是由两个调心滚子轴承支承。由于叶轮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。
3、变速箱轴承
变速箱轴承数量多，种类也多，包含深沟球轴承、圆柱滚子轴承、满滚子圆柱滚子轴承、双列圆锥滚子轴承、调心滚子轴承、推力调心滚子轴承以及四点接触球轴 承。变速箱中的轴承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，会明显影响轴承寿命，因此需要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。同时还需要根据轴承的工况条件，对轴承结构进行优化，改进轴承加工工艺，进一步提高轴承的性能指标。
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。要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低轴承振动的噪声，使轴承具有良好的低噪声性能。
从主轴到发电机所用轴承统称为传动系统轴承，这些轴承从结构型式上看大多为标准轴承，所不同的是，为了保证高可靠性，除在材料和热处理方面有一些特殊要求外，还需要采用其他关键技术。例如，钢材质量控制技术和控制措施;转盘轴承套圈表面淬火硬度以及有效硬化层深度的控制，淬火裂纹的防止;圆锥滚子轴承及圆柱滚子轴承球基面与挡边接触位置和形状的优化;调心滚子轴承内圈、滚子和外圈工作面硬度和粗糙度匹配的优化;套圈和滚动体的无损探伤;残余奥氏体含量的最佳控制等。
风电轴承的选择
从近几年我公司风电机组运行情况看，因为轴承问题引起的故障和损坏的情况逐步增多。根据近3年的维修统计数据，共更换各种变速箱轴承43套，主轴轴承10套。其中，更换的变速箱轴承中输出轴和二级平行轴轴承更换数量偏高，占90.6%。所以选择轴承的质量非常重要。我们在轴承的选用上也曾走过弯路。针对2012年轴承损坏增多的情况，也基于国内轴承厂家生产水平的提高和供货周期比较短的考虑，曾一度选用国产某品牌的轴承。但事与愿违，新换上的轴承不到一年就出现了问题，为了省一点购买轴承的费用反而带来了更多的损失。痛定思痛，我们又改用了进口品牌轴承。我们选用轴承的标准首先考虑产品的可靠性，其次考虑供货周期和售后保障，第三考虑性价比。现在选用的轴承主要是SKF和FAG的产品，虽然价格偏高，但是运行可靠性也比较高。随着中国风电事业的发展，市场增长很快，因此也带动了配件市场的竞争，国外知名品牌的轴承价格也出现了明显下降的局面，在国内产品不尽如人意的情况下，国外名牌轴承价格下行无疑对风电企业来说也是利好。
吉林风力发电股份有限公司副总经理梁庆嘉先生
吉林风力发电股份有限公司成立于1997年，下辖两个风电场，分别是通榆风电场和长岭风电场。其中通榆风电场于1999年10月投产，是我国最早开发建设的风电场之一，也是我国引进国外风电技术的“乘风计划”示范风电场，总装机容量30.06MW;长岭风电场于2005年12月投产发电，装机容量57.35MW。由于风场建设投产比较早，所以风力发电机组型号比较复杂，共安装有西班牙MADE公司AE-46风机、丹麦NORDEX公司N43风机、西班牙歌麦飒G58风机、新疆金风N77/1500风机和新疆金风N82/1500风机等多种机型。