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风电轴承那些事儿!

2019-12-26 浏览次数:

近年来,全球新兴市场的风电发展迅速。在国家政策支持和能源供应紧张的背景下,中国风电设备制造业迅速崛起,风电设备的市场需求增势迅猛,其中也带动了风电机组轴承的发展。
轴承属于风电机组的核心零部件。风电轴承的范围涉及从叶片、主轴和偏航所用的轴承、到齿轮箱和发电机中所用的高速轴承。下面就随小编一起了解下风电轴承的那些事吧!
风电轴承的主要特点
1、使用环境恶劣;
2、高维修成本;

3、要求高寿命
风电轴承的分类
风力发电机用轴承主要包括:偏航轴承、变浆轴承、主轴轴承、变速箱轴承、发电机轴承。即:变浆轴承、偏航轴承、传动系统轴承(主轴和变速箱轴承)。

发电机轴承

轴承类型:深沟球轴承、角接触轴承等。

工况特点:高转速(1000-1500rpm)、高温(90-120℃)重载。

对润滑脂的要求:优异的剪切安定性、良好的氧化安定性、良好的抗魔性能、优异的低温启动性能等。
主轴轴承
轴承类型:圆锥滚子轴承、球面轴承等。

 

 

对润滑脂的要求:优异的抗磨性能、良好的氧化安定性、优异的低温启动性能、良好的抗水淋性等
变浆/偏航轴承
 

轴承类型:四点接触球轴承等。

工况特点:停多于转、宽温、重载、振动、高湿度。
对润滑脂的要求:优异的防腐和抗微动磨损性能、优异的低温启动性能、良好的抗水淋性、良好的氧化安定性等。

 

每台风力发电机设备用偏航轴承(回转支承)1套,变桨轴承(回转支承)3套(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),发电机轴承(深沟球轴承、圆柱滚子轴承)3套主轴轴承(调心滚子轴承)2套,共计9套。

此外还有变速箱轴承,而变速箱有三种结构形式,第一种形式需装用轴承15套,第二种形式需装用轴承18套,第三种形式需装用轴承23套。这样,风力发电机组轴承数量平均值为27套。
 

 风力发电机用轴承的结构形式主要有四点接触球轴承、交叉滚子轴承、圆柱滚子轴承、调心滚子轴承、深沟球轴承等。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。
风电轴承的生产工艺

1、要控制好锻造温度,不要晶粒粗大;

3、表面的中频淬火硬化层深度的控制;

4、避免表面产生微细裂纹。
风电轴承的清洗流程

1、锻件毛坯的检查
 
2、粗车
3、粗车时效

4、精车
5、成型精车

交叉、三排滚子转盘轴承内圈特别工艺:为防止交叉、三排滚子转盘轴承内圈热处理后变形。车削加工时必须进行成对加工,即滚道背靠背加工,热处理前不进行切断,热后切断成型。

6、热处理
分滚道表面淬火(有时客户要求可以渗碳、渗氮、碳氮共渗等)
和淬火后回火处理
7、滚、铣齿加工

8、钻孔期间按客户要求可以作发蓝、磷化、硫化等处理
9、磨削加工可分粗磨和精磨两个过程

10、退磁、清洗、装配、表面涂防锈油、填充润滑脂、封油嘴、包装(塑料薄膜包内层、牛皮纸中间层、尼龙塑料带缠绕外层)。
风电轴承的润滑分析

风电齿轮箱输入轴的转速一般在10-20转/分钟,由于转速比较低,导致输入轴轴承也就是行星架支撑轴承的油膜形成往往比较难。油膜的作用是在轴承运转时分开两个金属接触面,避免金属与金属直接发生接触。我们可以引入一个参数λ来表征轴承的润滑效果(λ定义为油膜厚度与两接触表面粗糙度之和的比值)。

如果λ大于1,说明油膜的厚度足够分开两个金属表面,润滑效果良好;而如果λ小于1,则说明油膜的厚度不足以完全分开两个金属表面,润滑效果不理想。在润滑不良的情况下运转,轴承有可能会发生如图一所示的损伤。由于风电齿轮箱一般都采用ISOVG320粘度的循环润滑油,因此如果发现λ小于1,我们一般只能通过降低轴承滚道及滚子的粗糙度来改善润滑效果。

另外,在齿轮箱设计时,行星架支撑轴承要尽量避免一端轴承的尺寸太小,在实际的应用分析中我们发现即使寿命满足条件,这种设计也会导致小轴承的线速度非常低,油膜更加无法形成