風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱軸承1

1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱軸承由于風(fēng)輪轉(zhuǎn)速與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速之間的巨大差距，使得齒輪箱成為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的一個(gè)必不可少的部件。在風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行過程中，風(fēng)輪的受力狀況極為惡劣，經(jīng)常在急劇變化的重載荷下連繼運(yùn)行數(shù)十小時(shí)，其所受到的各種載荷都通過主軸直接傳遞給齒輪箱的低速軸。而且，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)通常要求在無人值班運(yùn)行條件下工作長達(dá)20年之久，因此齒輪箱的軸承在此受到了真正的考驗(yàn)。近年來國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障率最高的部件當(dāng)數(shù)齒輪箱，而齒輪箱的故障絕大多數(shù)TodayHot是由于軸承的故障造成。本文先簡要介軸承的選型，然后根據(jù)風(fēng)力機(jī)的特殊工況，對(duì)齒輪箱軸承載荷的分析與計(jì)算提出方法，供設(shè)計(jì)人員參考。 1軸承的

2、選型 SKF軸承在箱體中應(yīng)用廣泛，在確定使用軸承之前，應(yīng)該充分考慮其使用的要求，一般可參循以下幾個(gè)要素： .可用空間 A：對(duì)小直徑機(jī)軸可采用球軸承 對(duì)大直徑機(jī)軸可采用圓柱，球面滾子，圓錐滾子軸承。 B：當(dāng)徑向空間有限時(shí)，需采用截面較小的軸承。 當(dāng)軸向空間有限時(shí)，可采用圓柱滾子或承受復(fù)合負(fù)荷的深溝球軸承。 .負(fù)荷 選擇原則為一般性負(fù)荷，高轉(zhuǎn)速為球軸承。重負(fù)荷低轉(zhuǎn)速選用滾 子軸承。而復(fù)合負(fù)載時(shí)應(yīng)考慮特殊情況。 .精度 .轉(zhuǎn)速 由樣本可查知還與其所受潤滑條件和軸承的徑向游隙有關(guān)。&

3、#160;.噪音 .剛性 .對(duì)中 .軸向位移 .安裝與拆卸 總的來講，軸承應(yīng)用應(yīng)考慮以上幾個(gè)基本情況。目前SKF已在世界上風(fēng)力發(fā)電比較發(fā)達(dá)的國家如美國，西班牙，丹麥，德國等設(shè)備上廣泛使用。例如西班牙的Ecotecnia公司，SKF就為其設(shè)計(jì)了圓錐滾子軸承，并采用了先進(jìn)的軟件進(jìn)行摸擬軸承在未投入實(shí)際前就展示出其運(yùn)行情況。 當(dāng)確定好某個(gè)型號(hào)后，其壽命情況根據(jù)公式L10=（C/Peq）可得其百萬轉(zhuǎn)為單位的額定壽命。但考慮到實(shí)際應(yīng)用中會(huì)有很多條件，比如風(fēng)力機(jī)的受力狀態(tài)和工作狀態(tài)的不穩(wěn)定性，以及日常的維護(hù)及保養(yǎng)等等，對(duì)額定載荷C和當(dāng)量動(dòng)載荷Pe

4、q應(yīng)加以修正。SKF通過由一系列優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品和服務(wù)組成的無憂運(yùn)轉(zhuǎn)計(jì)劃可防止超過60%的軸承出現(xiàn)過早損毀。此外，SKF在球面滾子SKF Explorer探索者系列和CARB系HotTag列等這系列新的產(chǎn)品上，可提供更高的負(fù)荷額定，更長的壽命，及更緊湊的配置，達(dá)到降低成本，增加設(shè)備運(yùn)行時(shí)間。 對(duì)一般性故障排除主要還是借助相關(guān)檢測設(shè)備進(jìn)行操作，只有這樣才可能高效準(zhǔn)確的查找原因，并予以及時(shí)正確的排除。SKF的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)如Marlin可對(duì)設(shè)備的振動(dòng)（速度和加速度）和溫度進(jìn)行測量和分析，提前對(duì)設(shè)備問題預(yù)警，以避免故障停機(jī)。配備相關(guān)的附件，可以收集到一系列數(shù)據(jù)，從而有效的防止問題的發(fā)生

5、。 2軸承的設(shè)計(jì) 軸承設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下兩個(gè)條件： （1） 靜態(tài)承載能力，通?？紤]極限載荷； （2） 軸承的使用壽命，通?？紤]額定運(yùn)行載荷。 軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算一般按照DIN281或軸承制造商提供的方法進(jìn)行。 （1） 極限負(fù)荷下的載荷承受能力 極限負(fù)荷下的載荷承受能力，其安全系數(shù)不應(yīng)小于2。靜態(tài)承載能力定義為軸承的靜態(tài)負(fù)載Co與等效靜態(tài)負(fù)荷Po之比。 （2） 使用壽命確認(rèn) 使用壽命計(jì)算采用估算法，其故障的可能性應(yīng)低于10%，計(jì)算的使用壽命不小于130000小時(shí)。計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮

6、軸承的溫度、潤滑方式、潤滑劑粘度、油膜間隙等。 平均等效動(dòng)態(tài)軸承載荷 其中，Peqi等效動(dòng)態(tài)軸承載荷 niPi作用下軸承旋轉(zhuǎn)的次數(shù) N軸承旋轉(zhuǎn)的總次數(shù)。 平均等效動(dòng)態(tài)軸承載荷的分析采用簡化的載荷變化頻譜： 平均等效動(dòng)態(tài)軸承載荷的確定，基于額定載荷的60%，P60=60%Pr。在此基礎(chǔ)上疊加一個(gè)變化幅度為±30%額定載荷的正弦分量。 例：軸承的載荷頻譜 平均等效動(dòng)態(tài)軸承載荷為： Peq=1.11×P60 但考慮到風(fēng)力機(jī)運(yùn)行工況的復(fù)雜性，有關(guān)專家薦議： 如果考慮風(fēng)力擾動(dòng)

7、，Peq1=0.77Pr 如果考慮風(fēng)力高頻變化因素，Peq2=0.033Pr 如果考慮風(fēng)力機(jī)長時(shí)間過功率，Peq3=0.05Pr 如果考慮環(huán)境溫度等因素，Peq4=0.02Pr 如果考慮齒輪箱自身的動(dòng)力學(xué)因素，Peq5=xPr 因此如果考慮到上述因素，Peq=0.85Pr 3、軸承報(bào)廢的一般標(biāo)準(zhǔn)和判斷 滾動(dòng)軸承的失效形式主要有疲勞剝落，過量的永久變形和磨損。疲勞剝落是正常失效形式，它決定了軸承的疲勞壽命；過量永久變形使軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)和噪聲；磨損使軸承游隙、噪聲、振動(dòng)增大，降低軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)精度，一些精密機(jī)械有的軸承，

8、可用磨損量來確定軸承壽命。 疲勞剝落可根據(jù)使用壽命，由基本額定動(dòng)載荷限定載荷能力；過量永久變形可由基本額定靜載荷限定載荷能力；磨損尚無統(tǒng)一的計(jì)算方法。 由于軸承的損壞的主要是由于噪聲、溫度、速度、振動(dòng)、對(duì)中、潤滑情況、軸承狀態(tài)等因素造成的。在軸承工作位置可安裝相應(yīng)的傳感器和測試儀器進(jìn)行檢測。根據(jù)檢測信號(hào)的異常程度即可判斷軸承是否損壞。對(duì)于齒輪箱的軸承應(yīng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，以便提前發(fā)現(xiàn)故障。風(fēng)機(jī)的日常運(yùn)行與維護(hù)2007-9-10 18:07:58  田聰慧       閱讀（ ）次 關(guān)鍵詞：發(fā)電設(shè)備&#

9、160;風(fēng)電 檢修維護(hù)北極星電力技術(shù)網(wǎng)      隨著科技的進(jìn)步，風(fēng)電事業(yè)的不斷發(fā)展。寧夏賀蘭山風(fēng)力發(fā)電場的規(guī)模也日益擴(kuò)大，從裝機(jī)容量2。04萬千瓦逐漸升至9。18萬千瓦 。伴隨著風(fēng)機(jī)種類和數(shù)量的增加，新機(jī)組的不斷投運(yùn).風(fēng)機(jī)的日常運(yùn)行維護(hù)也是越來越重要?，F(xiàn)在就風(fēng)機(jī)的運(yùn)行維護(hù)作一下探討。       一運(yùn)行     風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)是采用工業(yè)微處理器進(jìn)行控制，一般都由多個(gè)CPU并列運(yùn)行，其自身的抗干擾能力強(qiáng)，并且通過通信線路與計(jì)算機(jī)

10、相連，可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，這大大降低了運(yùn)行的工作量。所以風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工作就是進(jìn)行遠(yuǎn)程故障排除和運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析及故障原因分析。      1.遠(yuǎn)程故障排除      風(fēng)機(jī)的大部分故障都可以進(jìn)行遠(yuǎn)程復(fù)位控制和自動(dòng)復(fù)位控制。風(fēng)機(jī)的運(yùn)行和電網(wǎng)質(zhì)量好壞是息息相關(guān)的，為了進(jìn)行雙向保護(hù)，風(fēng)機(jī)設(shè)置了多重保護(hù)故障，如電網(wǎng)電壓高、低，電網(wǎng)頻率高、低等，這些故障是可自動(dòng)復(fù)位的。由于風(fēng)能的不可控制性，所以過風(fēng)速的極限值也可自動(dòng)復(fù)位。還有溫度的限定值也可自動(dòng)復(fù)位，如發(fā)電機(jī)溫度高，齒輪箱溫度高、低，環(huán)境溫度低等。風(fēng)機(jī)的過負(fù)荷故障也是可自動(dòng)復(fù)位的。

11、除了自動(dòng)復(fù)位的故障以外，其它可遠(yuǎn)程復(fù)位控制故障引起的原因有以下幾種：     (1)    風(fēng)機(jī)控制器誤報(bào)故障；     (2)    各檢測傳感器誤動(dòng)作；     (3)    控制器認(rèn)為風(fēng)機(jī)運(yùn)行不可靠     2運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析     對(duì)風(fēng)電場設(shè)備在運(yùn)行中發(fā)生的情況進(jìn)行詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)分析

12、是風(fēng)電場管理的一項(xiàng)重要內(nèi)容。通過運(yùn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，可對(duì)運(yùn)行維護(hù)工作進(jìn)行考核量化，也可對(duì)風(fēng)電場的設(shè)計(jì)，風(fēng)資源的評(píng)估，設(shè)備選型提供有效的理論依據(jù)。每個(gè)月的發(fā)電量統(tǒng)計(jì)報(bào)表，是運(yùn)行工作的重要內(nèi)容之一，其真實(shí)可靠性直接和經(jīng)濟(jì)效益掛鉤。其主要內(nèi)容有：風(fēng)機(jī)的月發(fā)電量，場用電量，風(fēng)機(jī)的設(shè)備正常工作時(shí)間，故障時(shí)間，標(biāo)準(zhǔn)利用小時(shí)，電網(wǎng)停電，故障時(shí)間等。風(fēng)機(jī)的功率曲線數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，可對(duì)風(fēng)機(jī)在提高出力和提高風(fēng)能利用率上提供實(shí)踐依據(jù)。例如，在對(duì)Gamesa風(fēng)機(jī)的功率曲線分析后，我們對(duì)個(gè)別風(fēng)機(jī)的安裝程序進(jìn)行了調(diào)節(jié)，減少了過發(fā)故障和發(fā)電機(jī)溫度過高故障，提高了設(shè)備的可利用率。通過對(duì)風(fēng)況數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，我們掌握了各型風(fēng)機(jī)

13、隨季節(jié)變化的出力規(guī)律，并以此可制定合理的定期維護(hù)工作時(shí)間表，以減少資源的浪費(fèi)。      3.故障原因分析      我們通過對(duì)風(fēng)機(jī)各種故障深入的分析，可以減少排除故障的時(shí)間或防止多發(fā)性故障的發(fā)生次數(shù)，減少停機(jī)時(shí)間，提高設(shè)備完好率和可利用率。如對(duì)Vestas風(fēng)機(jī)偏航電機(jī)過負(fù)荷這一故障的分析，我們得知有以下多種原因?qū)е略摴收系陌l(fā)生，首先機(jī)械上有電機(jī)輸出軸及鍵塊磨損導(dǎo)致過負(fù)荷，齒盤斷齒發(fā)生偏航電機(jī)過負(fù)荷，在電氣上引起過負(fù)荷的原因有軟偏模塊損壞，軟偏觸發(fā)板損壞，偏航接觸器損壞，偏航電磁剎車工作不正常等。又如，在對(duì)Game

14、sa系列風(fēng)機(jī)因電壓波動(dòng)而停機(jī)故障。我們分析是因電壓波動(dòng)正負(fù)定值調(diào)的太低所以我們對(duì)Gamesa風(fēng)機(jī)安裝程序進(jìn)行了調(diào)節(jié)。減少了因電壓不穩(wěn)而發(fā)生的故障，提高了設(shè)備的可利用率。      二.維護(hù)      風(fēng)力發(fā)電機(jī)是集電氣、機(jī)械、空氣動(dòng)力學(xué)等各學(xué)科于一體的綜合產(chǎn)品，各部分緊密聯(lián)系，息息相關(guān)。風(fēng)力機(jī)維護(hù)的好壞直接影響到發(fā)電量的多少和經(jīng)濟(jì)效益的高低；風(fēng)力機(jī)本身性能的好壞，也要通過維護(hù)檢修來保持，維護(hù)工作及時(shí)有效可以發(fā)現(xiàn)故障隱患，減少故障的發(fā)生，提高風(fēng)機(jī)效率。風(fēng)機(jī)維護(hù)可分為定期檢修和日常排故維護(hù)兩種方式。  

15、60;   1風(fēng)機(jī)的定期檢修維護(hù)      定期的維護(hù)保養(yǎng)可以讓設(shè)備保持最佳期的狀態(tài)，并延長風(fēng)機(jī)的使用壽命。定期檢修維護(hù)工作的主要內(nèi)容有：風(fēng)機(jī)聯(lián)接件之間的螺栓力矩檢查(包括電氣連接)，各傳動(dòng)部件之間的潤滑和各項(xiàng)功能測試。風(fēng)機(jī)在正常運(yùn)行中時(shí)，各聯(lián)接部件的螺栓長期運(yùn)行在各種振動(dòng)的合力當(dāng)中，極易使其松動(dòng)，為了不使其在松動(dòng)后導(dǎo)致局部螺栓受力不均被剪切，我們必須定期對(duì)其進(jìn)行螺栓力矩的檢查。在環(huán)境溫度低于-5時(shí)，應(yīng)使其力矩下降到額定力矩的80%進(jìn)行緊固，并在溫度高于-5后進(jìn)行復(fù)查。我們一般對(duì)螺栓的緊固檢查都安排在無風(fēng)或風(fēng)小的夏季，以避開風(fēng)機(jī)的高出

16、力季節(jié)。風(fēng)機(jī)的潤滑系統(tǒng)主要有稀油潤滑(或稱礦物油潤滑)和干油潤滑(或稱潤滑脂潤滑)兩種方式。風(fēng)機(jī)的齒輪箱和偏航減速齒輪箱采用的是稀油潤滑方式，其維護(hù)方法是補(bǔ)加和采樣化驗(yàn)，若化驗(yàn)結(jié)果表明該潤滑油已無法再使用，則進(jìn)行更換。干油潤滑部件有發(fā)電機(jī)軸承，偏航軸承，偏航齒等。這些部件由于運(yùn)行溫度較高，極易變質(zhì)，導(dǎo)致軸承磨損，定期維護(hù)時(shí)，必須每次都對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)加。另外，發(fā)電機(jī)軸承的補(bǔ)加劑量一定要按要求數(shù)量加入，不可過多，防止太多后擠入電機(jī)繞組，使電機(jī)燒壞。      定期維護(hù)的功能測試主要有過速測試，緊急停機(jī)測試，液壓系統(tǒng)各元件定值測試，振動(dòng)開關(guān)測試，扭纜開關(guān)測試。還可

17、以對(duì)控制器的極限定值進(jìn)行一些常規(guī)測試。定期維護(hù)除以上三大項(xiàng)以外，還要檢查液壓油位，各傳感器有無損壞，傳感器的電源是否可靠工作，閘片及閘盤的磨損情況等方面。      2.日常排故維護(hù)      風(fēng)機(jī)在運(yùn)行當(dāng)中，也會(huì)出現(xiàn)一些故障必須到現(xiàn)場去處理，這樣我們就可順便進(jìn)行一下常規(guī)維護(hù)。首先要仔細(xì)觀察風(fēng)機(jī)內(nèi)的安全平臺(tái)和梯子是否牢固，有無連接螺栓松動(dòng)，控制柜內(nèi)有無糊味，電纜線有無位移，夾板是否松動(dòng)，扭纜傳感器拉環(huán)是否磨損破裂，偏航齒的潤滑是否干枯變質(zhì)，偏航齒輪箱、液壓油及齒輪箱油位是否正常，液壓站的表計(jì)壓力是否正常，轉(zhuǎn)動(dòng)部件與旋轉(zhuǎn)部件之間有無磨損，看各油管接頭有無滲漏，齒輪油及液壓油的濾清器的指示是否在正常位置等。第二是聽，聽一下控制柜里是否有放電的聲音，有聲音就可能是有接線端子松動(dòng)，或接觸不良，須仔細(xì)檢查，聽偏航時(shí)的聲音是否正常，有無干磨的聲響，聽發(fā)電機(jī)軸承有無異響，聽齒輪箱有無異響，聽閘盤與閘墊之間有無異響，聽葉片的切風(fēng)聲音是否正常。第三，清理干凈自己的工作現(xiàn)場