雙饋式風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)軸承故障淺析

1、雙饋式風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)軸承故障淺析雙饋式風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)軸承故障淺析劉瑞華，胥佳，胡鵬，李巍龍?jiān)矗ū本╋L(fēng)電工程技術(shù)有限公司，北京市西城區(qū)阜成門北大街6號(hào)9國(guó)際投資大廈C座17層100034；AnalysisonbearingfailureofdoublyfedwindturbinegeneratLIURuihuaXUjiaHUPengLIWeiLongYuan(Beijing)WindPowerEngineeringTechnologyC

2、o.LTD.The6th9NthAvenueFuchengmenXichengDistrictBeijingChina.100034ABSTRACT:Duetotheimptanceofthebearingtogeneratthefailurefmofbearingisahottopicofresearchnowadays.Inthewindpowerindustrywiththeintroductionofinvertertechno

3、logythefailurefmofbearingofdoublyfedwindturbinegeneratbecomesdiversity.Accdingtothetheyofbearingfailurethispapersummarizedthreefactsofthedoublefedasynchronousgeneratbearingfailurefm:electriccrosionwearpolubricationstatis

4、ticedanalyzedthebearingdamageofgeneratofinabigwindfarminlastfiveyearsbyvibrationmonitingonsitedetectiontechniques.Thispaperfoundthatelectriccrosionisthecommonestfailurefmputsfwardamethodtodiscerntreatmentthebearingfailur

5、eaeffectivemeasurestopreventbearingfailure.KEYWD:windturbine；bearingfailure；electriccrosion；frettingwear摘要：軸承，作為發(fā)電機(jī)的重要零部件，其失效形式一直為研究熱點(diǎn)。在風(fēng)力發(fā)電行業(yè)中，隨著變頻技術(shù)的引入，雙饋式風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)的軸承失效形式也變得多樣性。本文根據(jù)軸承失效理論，總結(jié)了雙饋異步發(fā)電機(jī)軸承失效的三種因素：電腐蝕、磨損及潤(rùn)滑不良

6、。在此基礎(chǔ)之上，利用振動(dòng)監(jiān)測(cè)及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)等技術(shù)手段對(duì)國(guó)內(nèi)某大型風(fēng)電場(chǎng)五年來發(fā)電機(jī)軸承的損壞情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)電腐蝕最為普遍，并提出了軸承故障的判別及處理方法，也為防止軸承失效提供了有效預(yù)防措施。關(guān)鍵詞：風(fēng)電機(jī)組；軸承失效；電腐蝕；微動(dòng)磨損1引言隨著變槳控制技術(shù)和變頻器的發(fā)展，大型風(fēng)電機(jī)組發(fā)設(shè)備中的“雙饋發(fā)電機(jī)”成為了典型應(yīng)用，并且越來越流行，這種技術(shù)可以使風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)在相對(duì)寬廣的速度范圍內(nèi)運(yùn)行。[1]雙饋發(fā)電機(jī)中轉(zhuǎn)子繞組由變頻器供電

7、，電機(jī)可以在變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的情況下優(yōu)化發(fā)電能量并保持穩(wěn)定的頻率，同時(shí)對(duì)有功功率和無功功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。但是，由于變頻器的引入，過電流引起的軸承失效問題頻繁出現(xiàn)，與潤(rùn)滑和相應(yīng)的磨損引起的軸承失效一起成為發(fā)電機(jī)早期故障的主要原因。本文闡述了在風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)應(yīng)用中軸承早期失效的根本原因，同時(shí)介紹了風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)軸承故障的判斷及處理方法。2風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)軸承失效因素在各種機(jī)械設(shè)備的零件中，軸承是最重要的部分，軸承失效可能是由很多因素造成，如：超過預(yù)期負(fù)

8、荷、潤(rùn)滑不當(dāng)、運(yùn)輸和停機(jī)時(shí)的不當(dāng)處置、電腐蝕、安裝拆卸造成損壞、軸承內(nèi)部的污染、密封失效、軸和軸承室公差配合不當(dāng)?shù)?。每個(gè)因素都會(huì)造成不同的損害，同時(shí)會(huì)在軸承里留下他們自己特有的痕跡。一般來講軸承的失效有13是由于軸承已經(jīng)到了疲勞剝落期；13因?yàn)闈?rùn)滑風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)被安裝在世界各地，經(jīng)受不同的氣候環(huán)境，也要適應(yīng)不同的環(huán)境變化。風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)中的潤(rùn)滑脂要適應(yīng)這些變化。有時(shí)在特定的工作環(huán)境(例如溫度)下的參數(shù)非常難以準(zhǔn)確預(yù)知，導(dǎo)致了由于潤(rùn)滑脂選

9、型不當(dāng)造成的潤(rùn)滑表現(xiàn)不良。同樣不足量的潤(rùn)滑會(huì)導(dǎo)致金屬表面疲勞和磨損，從而減小軸承的壽命。如果滾動(dòng)體和滾道之間的潤(rùn)滑膜太薄，金屬表面就不會(huì)被充分隔離，就會(huì)發(fā)生金屬和金屬的直接接觸。這樣的情況可能是由污染、潤(rùn)滑不足等情況造成的。因此應(yīng)對(duì)風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)軸承定期補(bǔ)充潤(rùn)滑脂，保證它良好運(yùn)行，達(dá)到預(yù)計(jì)壽命。通常每6個(gè)月就要在例行維護(hù)中補(bǔ)充；然而有時(shí)這樣的時(shí)間間隔相對(duì)于某些風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)軸承的實(shí)際工作狀況來說又太長(zhǎng)了。3風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)軸承故障分析與實(shí)

10、例一般風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)壽命是20年，正常情況下軸承轉(zhuǎn)動(dòng)靈活無異聲，溫升不超過55K。[2]出現(xiàn)故障后，常表現(xiàn)為軸承溫升過高、軸承異聲、軸瓦燒壞等。而軸承常見故障是軸承滾道表面剝落，變粗糙；滾道表面變色、刮痕、生銹和腐蝕；軸承內(nèi)外圈及滾動(dòng)體部分破損和破裂；初期軸承過熱，后期軸承燒死，保持架破裂等。3.1風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)軸承故障診斷方法最初的軸承故障診斷是利用聽棒，靠聽覺來判斷。這種方法至今仍在沿用，其中的一部分已改進(jìn)為電子聽診器，例如用電

11、子聽診器來檢查、判斷軸承的疲勞損傷。訓(xùn)練有素的人員憑經(jīng)驗(yàn)?zāi)茉\斷出剛剛發(fā)生的疲勞剝落，有時(shí)甚至能辨別出損傷的位置，但畢竟影響因素較多，可靠性較差。繼聽棒、電子聽診器之后，在滾動(dòng)軸承的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷工作中又引入了各種測(cè)振儀，用振動(dòng)位移、速度和加速度的均方根值或峰值來判斷軸承有無故障，這樣減少了監(jiān)測(cè)人員對(duì)經(jīng)驗(yàn)的依賴性，提高了監(jiān)測(cè)診斷的準(zhǔn)確性，但仍很難在故障初期及時(shí)做出診斷。因此，在運(yùn)轉(zhuǎn)中的軸承，為了保證它在良好的條件下長(zhǎng)期運(yùn)行，盡量在故障

12、初期就發(fā)現(xiàn)問題、處理問題；平時(shí)要重點(diǎn)檢查軸承的滾動(dòng)聲、振動(dòng)、溫度和潤(rùn)滑脂。3.2某風(fēng)場(chǎng)雙饋式風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)軸承故障情況某風(fēng)電場(chǎng)位于黃海岸邊，鹽霧腐蝕性比較嚴(yán)重，年平均風(fēng)速為6.2ms左右。風(fēng)電場(chǎng)選用某進(jìn)口雙饋式風(fēng)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)為繞組式雙饋異步發(fā)電機(jī)，其前后采用寬游隙的深溝球軸承（SKF6300C3），前端為定位軸承，后端為游動(dòng)軸承。發(fā)電機(jī)軸承日常不進(jìn)行維護(hù)，只在半年維護(hù)的時(shí)候向發(fā)電機(jī)前后軸承各加注200克潤(rùn)滑脂，一年維護(hù)的時(shí)候各加注40

13、0克潤(rùn)滑脂。該風(fēng)電場(chǎng)在2007年投產(chǎn)67臺(tái)，2008年投產(chǎn)100臺(tái)，2010年投產(chǎn)66臺(tái)，共233臺(tái)，裝機(jī)容量為35萬(wàn)千瓦。為了準(zhǔn)確診斷軸承故障，利用振動(dòng)監(jiān)測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)等手段把軸承狀態(tài)分成“正?！?、“注意”和“報(bào)警”三個(gè)等級(jí)。“正?！北硎緳C(jī)組可照常運(yùn)行；“注意”表示有較明顯的故障特征，但是故障處于早期或者中期，機(jī)組可以繼續(xù)運(yùn)行，應(yīng)加強(qiáng)日常監(jiān)控、檢查和維護(hù)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理；“報(bào)警”表示機(jī)組故障嚴(yán)重，必須停機(jī)檢修。每年對(duì)發(fā)電機(jī)軸承狀態(tài)進(jìn)行