風電軸承安裝方法

① 知道風力發電機軸承的新型軸承是

1. 風力發電機專用軸承風力發電機用軸承大致可以分為三類，即：偏航軸承、變槳軸承、傳動系統軸承(主軸和變速箱軸承)。偏航軸承安裝在塔架與座艙的連接部，變槳軸承安裝在每個葉片的根部與輪轂連接部位。每台風力發電機設備用一套偏航軸承和三套變槳軸承(部分兆瓦級以下的風力發電機為不可調槳葉，可不用變槳軸承)。

2. 代號方法

   風力發電機偏航、變槳軸承代號方法採用了JB／T10471—2004中轉盤軸承的代號方法，但是在風力發電機偏航、變槳軸承中出現了雙排四點接觸球式轉盤軸承，而此結構軸承的代號在JB／T10471—2004中沒有規定，因此，在本標准中增加了雙排四點接觸球轉盤軸承的代號。

3. 風力發電機專用軸承
   

   由於單排四點接觸球轉盤軸承的結構型式代號用01表示，而結構型式代號02表示的是雙排異徑球轉盤軸承結構，因此規定03表示雙排四點接觸球轉盤軸承結構。

4. 技術要求

   材料

本標准規定偏航、變槳軸承套圈的材料選用42CrMo，熱處理採用整體調質處理，調質後硬度為229HB—269HB，滾道部分採用表面淬火，淬火硬度為55HRC-62HRC。由於風力發電機偏航、變槳軸承的受力情況復雜，而且軸承承受的沖擊和振動比較大，因此，要求軸承既能承受沖擊，又能承受較大載荷。

5.風力發電機主機壽命要求20年，軸承安裝的成本較大，因此要求偏航、變槳軸承壽命也要達到20年。這樣軸承套圈基體硬度為229HB-269HB，能夠承受沖擊而不發生塑性變形，同時滾道部分表面淬火硬度達到55HRC-62HRC，可增加接觸疲勞壽命，從而保證軸承長壽命的使用要求。 6.低溫沖擊功本標准對偏航、變槳轉盤軸承套圈低溫沖擊功要求：—20℃Akv不小於27J，冷態下的Akv值可與用戶協商確定。7.風力發電機可能工作在極寒冷的地區，環境溫度低至—40吧左右，軸承的工作溫度在—20~C左右，軸承在低溫條件下必須能夠承受大的沖擊載荷，因此，要求軸承套圈的材料在調質處理後必須做低溫沖擊功試驗，取軸承套圈上的一部分做成樣件或者是與套圈同等性能和相同熱處理條件下的樣件，在—20~C環境下做沖擊功試驗。8.軸承齒圈由於風力發電機軸承的傳動精度不高，而且齒圈直徑比較大，齒輪模數比較大，因此，一般要求齒輪的精度等級按GB／T10095．2---2001中的9級或者10級。但是由於工作狀態下小齒輪和軸承齒圈之間有沖擊，因此，軸承齒圈的齒面要淬火，小齒輪齒面硬度一般在60HRC，考慮到等壽命設計，大齒輪的齒面淬火硬度規定為不低於45HRC。游隙偏航、變槳軸承在游隙方面有特殊的要求。相對於偏航軸承，變槳軸承的沖擊載荷比較大，風吹到葉片上震動也大，所以要求變槳軸承的游隙應為零游隙或者稍微的負游隙值，這樣在震動的情況下可減小軸承的微動磨損。偏航軸承要求為小游隙值，即0-501~m。另外，由於風力發電機偏航和變槳軸承的轉動都由驅動電機驅動，軸承在負游隙或小游隙狀態下應保證驅動電機能驅動，因此，軸承在裝配後需要空載測量啟動摩擦力矩，具體力矩數值根據主機驅動系統的不同也不盡相同。9.防腐處理風力發電機設備在野外工作，而且偏航、變槳軸承的一部分是裸露在外面的，會受到大氣污染，高濕度的環境也會腐蝕軸承基體，因此，裸露在外面的偏航和變槳軸承的部位要求進行表面防腐處理，一般採用鍍鋅處理。根據需要，在鍍鋅層外部進行刷漆保護處理。華銳風電現在的技術路線發展很明確，相對而言永磁同步（直驅、半直驅為代表）技術近幾年隨得到一定的發展，但是在以下幾方面仍較雙饋技術有所不足：（1）. 發電量比較：永磁同步技術其機組轉速范圍較寬，在低風速下發電量有一定優勢，但其全功率變頻的特點導致隨風速提高，其發電量優勢將因變頻器損耗迅速增大而減小。理論計算的發電量比較兩者相近，甚至雙饋技術略優於永磁同步技術。（2）. 成本比較：永磁同步技術雖然降低或省去了齒輪箱成本，但其發電機和全功率變頻器均較雙饋技術更加昂貴。在一定程度上，機組成本可以以重量的形式體現，現有大型直驅機組中Enercon公司的E112 4.5MW機組其機艙葉輪總重550噸，我公司雙饋5MW機組機艙葉輪總重約390噸。（3）. THD：永磁同步技術所採用的全功率變頻系統其THD非常高（基本超過5%），必須使用諧波濾波器。而雙饋機組中THD可控制在前者之下。（4）. 機組安全：電網故障時雙饋系統可提供更高的電流能力（額定電流的5倍），更有利於啟動過電流保護及故障清除；全功率變頻系統其電流能力基本被限制在2倍額定電流。（5）. 退磁問題：永磁同步技術其發電機存在退磁隱患，尚無明確更換方案。Enercon公司其發電機仍採用損耗大的電勵磁方式。（6）. 海上裝機：直驅機組往往採用利用定轉子間氣隙以自然通風的方式對發電機進行冷卻，當安裝到海上風場時，發電機作為核心部件會直接與腐蝕性空氣接觸，極大考驗機組防腐能力。且萬一出現問題維修更換更是耗資巨大。現在海上風場尚無安裝大型直驅風電機組的先例。（7）. 維護成本：直驅機組其發電機尺寸重量大，更換維護不便，需預訂專業安裝船或大型船吊完成工作

② 風電軸承該如何選擇

摘要：風力發電機組一般分雙饋式、直驅式和混合式，各種軸承被廣泛應用於風力發電機組中，應用軸承數量最多且類型最全的當屬傳統雙饋式風機，一台風力發電機組應用軸承最多可達32套。所以選好軸承對保證風電機組的安全穩定運行非常重要。風電軸承的特殊技術要求風電軸承該如何選擇
風電老總給你解讀關於風電軸承的幾個問題
風電機組對軸承的特殊要求
風力發電機組一般分雙饋式、直驅式和混合式，各種軸承被廣泛應用於風力發電機組中，應用軸承數量最多且類型最全的當屬傳統雙饋式風機，一台風力發電機組應用軸承最多可達32套。所以選好軸承對保證風電機組的安全穩定運行非常重要。
風力發電機組都安裝在野外風沙或者濕度比較大的地區，風電軸承的工況條件非常惡劣，需要承受的溫度、濕度和載荷變化的范圍很大。特別是偏航和變槳軸承需要承受較大的軸向力和傾覆力矩，變速箱軸承需要承受在啟動和制動時巨大的沖擊載荷，同時還要求風機變速箱軸承在低速啟動時具備低摩擦力矩和高運轉靈活性的特點。風力發電機組軸承一般分為以下幾種：偏航軸承、變槳軸承、主軸軸承、變速箱軸承和發電機軸承。根據軸承類型不同，技術要求也不同。
1、偏航、變槳軸承
這類軸承一般都是總成設計，採用單排四點接觸球轉盤軸承或雙排四點接觸球轉盤軸承，應該符合如下技術要求：
根據風機軸承的受力特點，偏航軸承都採用小游隙、變槳軸承採用零游隙或者「負游隙」設計的四點接觸球軸承，溝道要進行特別設計及加工，可以承受大的軸向載荷和力矩載荷。總成中的偏航齒輪要選擇合適的材料、模數、齒面輪廓和硬度，以保證和主動齒輪之間壽命的匹配。同時，要採取有針對性的熱處理措施，提高齒面強度，使軸承具有良好的耐磨性和耐沖擊性。
由於風機暴露在野外，因此對軸承的密封性能有著嚴格的要求，必須對軸承的密封形式進行優化設計，以保證軸承壽命和風機壽命相同。風機都裝在50m以上甚至上百米的高空，裝拆費用昂貴，因此必須有非常高的可靠性，一般要求20年壽命，再加上該軸承結構復雜，因此對設計製造的要求極高。
2、主軸軸承
主軸軸承一般為調心滾子軸承，亦有採用大錐角雙列圓錐滾子軸承的，大多數葉輪主軸是由兩個調心滾子軸承支承。由於葉輪主軸承受的載荷非常大，而且軸很長，容易變形，因此要求軸承必須有良好的調心性能。
3、變速箱軸承
變速箱軸承數量多，種類也多，包含深溝球軸承、圓柱滾子軸承、滿滾子圓柱滾子軸承、雙列圓錐滾子軸承、調心滾子軸承、推力調心滾子軸承以及四點接觸球軸承。變速箱中的軸承主要是靠變速箱中的齒輪油潤滑，潤滑油中金屬顆粒比較多，會明顯影響軸承壽命，因此需要採用特殊的熱處理工藝，使滾道表面存在壓應力，降低滾道對顆粒雜質的敏感程度，提高軸承壽命。同時還需要根據軸承的工況條件，對軸承結構進行優化，改進軸承加工工藝，進一步提高軸承的性能指標。
4、發電機軸承
發電機軸承採用圓柱滾子軸承和深溝球軸承。要通過對這兩種軸承的結構設計、加工工藝方法改進、生產過程清潔度控制及相關組件的優選來降低軸承振動的雜訊，使軸承具有良好的低雜訊性能。
從主軸到發電機所用軸承統稱為傳動系統軸承，這些軸承從結構型式上看大多為標准軸承，所不同的是，為了保證高可靠性，除在材料和熱處理方面有一些特殊要求外，還需要採用其他關鍵技術。例如，鋼材質量控制技術和控制措施；轉盤軸承套圈表面淬火硬度以及有效硬化層深度的控制，淬火裂紋的防止；圓錐滾子軸承及圓柱滾子軸承球基面與擋邊接觸位置和形狀的優化；調心滾子軸承內圈、滾子和外圈工作面硬度和粗糙度匹配的優化；套圈和滾動體的無損探傷；殘余奧氏體含量的最佳控制等。
風電軸承的選擇
從近幾年我公司風電機組運行情況看，因為軸承問題引起的故障和損壞的情況逐步增多。根據近3年的維修統計數據，共更換各種變速箱軸承43套，主軸軸承10套。其中，更換的變速箱軸承中輸出軸和二級平行軸軸承更換數量偏高，佔90.6%。所以選擇軸承的質量非常重要。我們在軸承的選用上也曾走過彎路。針對2012年軸承損壞增多的情況，也基於國內軸承廠家生產水平的提高和供貨周期比較短的考慮，曾一度選用國產某品牌的軸承。但事與願違，新換上的軸承不到一年就出現了問題，為了省一點購買軸承的費用反而帶來了更多的損失。痛定思痛，我們又改用了進口品牌軸承。我們選用軸承的標准首先考慮產品的可靠性，其次考慮供貨周期和售後保障，第三考慮性價比。現在選用的軸承主要是SKF和FAG的產品，雖然價格偏高，但是運行可靠性也比較高。隨著中國風電事業的發展，市場增長很快，因此也帶動了配件市場的競爭，國外知名品牌的軸承價格也出現了明顯下降的局面，在國內產品不盡如人意的情況下，國外名牌軸承價格下行無疑對風電企業來說也是利好。