双馈风力发电机轴承失效分析及预防措施
发表时间：2020-05-29T08:12:16.083Z 来源：《中国电业》（发电）》2020年第3期 作者： 朱振海[导读] 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。中广核新能源西北分公司 736100
摘要：通过对风电机组主要零部件的可靠性研究表明，在风电机组的故障中电气和控制系统故障率最高，传动系统故障率相对较低。但通过进一步的研究表明，电气和控制系统的故障很容易排除，停机时间短，也不需要大型起吊工具。从机组故障引发的停机时间、维护费用和是否容易造成的继发故障等角度分析，对机械传动系统尤其是轴承方面的状态监测与维护反而更为重要。 关键词：风电机组;轴承;监测与维护 引言
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轴承失效理论体系
首先建立轴承失效的寿命分析体系，包括轴承的载荷分布，润滑油膜建立条件及轴承的润滑状态，轴承的寿命计算方法及影响因素。分析轴承载荷，需建立如下传动链几何模型。
2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，只能进行局部加热，这样就会导致加热不均匀，使轴承变形。 4）在运输过程中，机组的减震措施，或部分轴承长时间处于承重的状态，也会滚道局部改变形状。
5）目前运行的风力发电机主轴轴承有润滑脂和压力润滑脂这两种主要类型的润滑剂，其中润滑脂的使用率高。转子速度通常为10～20rpm，这导致轴承转速低，不容易形成支撑载体的轴承油膜。压力润滑方法可以有效改变轴承的工作状态，除了形成油膜以保护辊子时，对热量和磨粒也可以有效清理，延长其使用寿命。如果条件允许，建议使用压力油润滑主轴轴承。 3双馈风力发电机轴承失效预防措施
1）外部措施。①要求相关厂家就详细的处理计划达成一致，并将其报告给业主以供考虑。在获得批准后，立即对风机进行巡检，找出问题，确保尽快恢复供电。同时，分析风力发电机的前轴承故障（发电机更换）并提供分析报告。②在安装风机吊时，要求相关厂家检查发电机轴的对齐情况，因为风机在出厂前已经过检查，相关厂家可能会拒绝再次检查。业主方认为主机应在近15d的路程才能进入风电场，道路上的振动会影响发电机和联轴器对齐，再加上几个风机轴承的故障问题，要求风机相关厂家提交测试报告，并重新检查风机轴的对齐情况。③要求风机厂家设定发电机轴承润滑系统的参数，是否符合实际工作需要。所有风机的前轴承润滑系统，主轴承润滑系统和轮毂变桨润滑系统的参数设置、储油、管道和润滑是否测试并提交报告，同时风机厂家的技术部门应考虑远传改造轴承润滑系统，以便于对风机轴承润滑系统运行情况可以更好地掌控。④风机厂家应检查风机的所有参数和固定值，特别是振动、温度、压力、速度等影响风机安全稳定运行的信号，防止屏蔽风机报警。
2）内部措施。①对风机运行加强控制，对100台风力发电机的状态信号隔3h检查一遍，并及时注意和记录异常信号；以振动，电池温度等重复误差的信息，及时上报相关领导，及时告知厂家的维修工作人员及时进行修理。②制定专人负责人参与厂家对轴承故障的技术分析，并组织专业人员参与各种风机检查，及时记录检查结果。③建立风机故障管理系统和设备故障文件，实行责任追踪制度，明确各级管理职责，加强分工，落实各级，明确分配风电机组故障管理。④提高风电场工作人员的理论和技能，有助于提高风机故障处理，问题分析和风机维修的能力。 结语
在进行现场考察过程中，同时还会发现轴承座安装孔部位有较为严重都螺栓压痕和镑痕，而且基本朝向一侧。轴承座底部安装面也会有异常镑蚀的现象发生。由此而知，轴承发生挤压变形的原因很大程度来自于轴承座的偏移，使得轴承无法同心而出现最后的损坏情况。针对以上问题，可以考虑在轴承座特定位置加装测位移装置，实时监测轴承座位移情况。利用程序判断位移量及位移方向。其次，对主轴轴承进行多点温度信号采集。通过特定程序判断计算轴承运转情况。同时，增加主轴部位都自动润滑系统，通过定期的油脂加注，改善轴承内部运转情况。 参考文献
[1]龙霞飞，杨苹，郭红霞，伍席文.大型风力发电机组故障诊断方法综述[J].电网技术，2017,41(11):3480-3491. [2]刘海.风力发电机组中轴承的状态监测与故障诊断系统的研究[D].上海电机学院，2016.
