风电轴承安装方法

① 知道风力发电机轴承的新型轴承是

1. 风力发电机专用轴承风力发电机用轴承大致可以分为三类，即：偏航轴承、变桨轴承、传动系统轴承(主轴和变速箱轴承)。偏航轴承安装在塔架与座舱的连接部，变桨轴承安装在每个叶片的根部与轮毂连接部位。每台风力发电机设备用一套偏航轴承和三套变桨轴承(部分兆瓦级以下的风力发电机为不可调桨叶，可不用变桨轴承)。

2. 代号方法

   风力发电机偏航、变桨轴承代号方法采用了JB／T10471—2004中转盘轴承的代号方法，但是在风力发电机偏航、变桨轴承中出现了双排四点接触球式转盘轴承，而此结构轴承的代号在JB／T10471—2004中没有规定，因此，在本标准中增加了双排四点接触球转盘轴承的代号。

3. 风力发电机专用轴承
   

   由于单排四点接触球转盘轴承的结构型式代号用01表示，而结构型式代号02表示的是双排异径球转盘轴承结构，因此规定03表示双排四点接触球转盘轴承结构。

4. 技术要求

   材料

本标准规定偏航、变桨轴承套圈的材料选用42CrMo，热处理采用整体调质处理，调质后硬度为229HB—269HB，滚道部分采用表面淬火，淬火硬度为55HRC-62HRC。由于风力发电机偏航、变桨轴承的受力情况复杂，而且轴承承受的冲击和振动比较大，因此，要求轴承既能承受冲击，又能承受较大载荷。

5.风力发电机主机寿命要求20年，轴承安装的成本较大，因此要求偏航、变桨轴承寿命也要达到20年。这样轴承套圈基体硬度为229HB-269HB，能够承受冲击而不发生塑性变形，同时滚道部分表面淬火硬度达到55HRC-62HRC，可增加接触疲劳寿命，从而保证轴承长寿命的使用要求。 6.低温冲击功本标准对偏航、变桨转盘轴承套圈低温冲击功要求：—20℃Akv不小于27J，冷态下的Akv值可与用户协商确定。7.风力发电机可能工作在极寒冷的地区，环境温度低至—40吧左右，轴承的工作温度在—20~C左右，轴承在低温条件下必须能够承受大的冲击载荷，因此，要求轴承套圈的材料在调质处理后必须做低温冲击功试验，取轴承套圈上的一部分做成样件或者是与套圈同等性能和相同热处理条件下的样件，在—20~C环境下做冲击功试验。8.轴承齿圈由于风力发电机轴承的传动精度不高，而且齿圈直径比较大，齿轮模数比较大，因此，一般要求齿轮的精度等级按GB／T10095．2---2001中的9级或者10级。但是由于工作状态下小齿轮和轴承齿圈之间有冲击，因此，轴承齿圈的齿面要淬火，小齿轮齿面硬度一般在60HRC，考虑到等寿命设计，大齿轮的齿面淬火硬度规定为不低于45HRC。游隙偏航、变桨轴承在游隙方面有特殊的要求。相对于偏航轴承，变桨轴承的冲击载荷比较大，风吹到叶片上震动也大，所以要求变桨轴承的游隙应为零游隙或者稍微的负游隙值，这样在震动的情况下可减小轴承的微动磨损。偏航轴承要求为小游隙值，即0-501~m。另外，由于风力发电机偏航和变桨轴承的转动都由驱动电机驱动，轴承在负游隙或小游隙状态下应保证驱动电机能驱动，因此，轴承在装配后需要空载测量启动摩擦力矩，具体力矩数值根据主机驱动系统的不同也不尽相同。9.防腐处理风力发电机设备在野外工作，而且偏航、变桨轴承的一部分是裸露在外面的，会受到大气污染，高湿度的环境也会腐蚀轴承基体，因此，裸露在外面的偏航和变桨轴承的部位要求进行表面防腐处理，一般采用镀锌处理。根据需要，在镀锌层外部进行刷漆保护处理。华锐风电现在的技术路线发展很明确，相对而言永磁同步（直驱、半直驱为代表）技术近几年随得到一定的发展，但是在以下几方面仍较双馈技术有所不足：（1）. 发电量比较：永磁同步技术其机组转速范围较宽，在低风速下发电量有一定优势，但其全功率变频的特点导致随风速提高，其发电量优势将因变频器损耗迅速增大而减小。理论计算的发电量比较两者相近，甚至双馈技术略优于永磁同步技术。（2）. 成本比较：永磁同步技术虽然降低或省去了齿轮箱成本，但其发电机和全功率变频器均较双馈技术更加昂贵。在一定程度上，机组成本可以以重量的形式体现，现有大型直驱机组中Enercon公司的E112 4.5MW机组其机舱叶轮总重550吨，我公司双馈5MW机组机舱叶轮总重约390吨。（3）. THD：永磁同步技术所采用的全功率变频系统其THD非常高（基本超过5%），必须使用谐波滤波器。而双馈机组中THD可控制在前者之下。（4）. 机组安全：电网故障时双馈系统可提供更高的电流能力（额定电流的5倍），更有利于启动过电流保护及故障清除；全功率变频系统其电流能力基本被限制在2倍额定电流。（5）. 退磁问题：永磁同步技术其发电机存在退磁隐患，尚无明确更换方案。Enercon公司其发电机仍采用损耗大的电励磁方式。（6）. 海上装机：直驱机组往往采用利用定转子间气隙以自然通风的方式对发电机进行冷却，当安装到海上风场时，发电机作为核心部件会直接与腐蚀性空气接触，极大考验机组防腐能力。且万一出现问题维修更换更是耗资巨大。现在海上风场尚无安装大型直驱风电机组的先例。（7）. 维护成本：直驱机组其发电机尺寸重量大，更换维护不便，需预订专业安装船或大型船吊完成工作

② 风电轴承该如何选择

摘要：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。风电轴承的特殊技术要求风电轴承该如何选择
风电老总给你解读关于风电轴承的几个问题
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。