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  • 干货风电机组寿命延长的关键:变桨轴承升级

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  北极星风力发电网讯:风电家产的迅猛进展,风电机组正朝着低风速高功率的倾向进展,正在功率晋升的同时,风机对各子体系均提出了更高的央求,变桨轴承行为风电机组的中心零部件,直接影响统统变桨作为的连贯性安谧性以及精准度。

  跟着邦内正在役风电机组逐步老化,外加极度天色、不行预知的负载震动等要素影响,风机变桨轴承可以产生不料阻碍,导致风机寿命低落,通过变桨轴承的打算升级改制,能够将变桨轴承的寿命延伸众达10年,延伸风力发电机组的用寿命的同时,抬高风机的运转效劳,裁汰阻碍停机时候。

  变浆即是风力发电机叶片变动角度的历程,变浆轴承即是用于变浆机构的轴承,其位于转子轮毂与叶片相连场所,正在液压驱动可将叶片调度到适合风况的最佳角度,变浆轴承维修本钱高,央求寿命长。

  变桨轴承的打算操纵寿命为20年(约175,000小时),广泛由具有深槽的哥特式拱形滚道和最大的滚珠球组成。滚珠球由圆盘状的垫片或笼式隔离器匀称散布。单排四点或双排八点接触打算可供给优越的负载材干,轴承滚道可使滚珠同时从任何倾向继承载荷。

  然则,风机极少工况情状下特色可以会导致变桨轴承的操纵寿命低落,理念情状下,变桨轴承正在其统统操纵寿射中回旋的角度长远不会跨越90°,但原形变桨轴承正在负重载荷下会受到出格小的(5°)摆动角,这会对变桨轴承部件施加很大的压力,此外因为颤动因由,轴承润滑剂会疾速降解并导致粘合剂磨损。

  邦内大都风电机组地舆场所冷落,境遇繁复,变桨轴承场所处于风机塔架顶部的场所,旧例巡检和侦察发明不了其题目,惟有正在每隔6到12个月的按期保卫时代可直接侦察到变桨轴承并发明题目。

  由轨范轴承估计模子预测的经典阻碍形式(即疲乏剥落和布氏剥落)现实上并不是变桨轴承阻碍的常睹因由。常睹阻碍广泛是润滑不良形成的。润滑惹起的阻碍包含振动磨损(缺点的布氏磨损),侵蚀,碎屑浸降和外面激发的疲乏。辨别器损坏,滚道剥落,剖分式滚珠和轴承锁建都可以是变桨轴承润滑不良的迹象。很众归类为基于负载的阻碍现实上可以是因为润滑脂降解惹起的题目所致。

  因为风电机组要经受阴恶的天色境遇,是以务必打算无误润滑设施,以确保最大的机械平常运转时候和起码的保卫。

  无误拔取润滑脂是第一步也是最紧要的一步。变桨轴承润滑脂务必可能抗水冲洗,并蕴涵耐用的增添剂包,可预防高负载和振动。操纵连绵进给润滑体系还能够使现场遵循须要增添或调度润滑脂填充,而无需技巧职员攀爬。

  即使润滑是重要因由,但过载运转阻碍也是一个值得眷注的范畴。广泛会发作过载,由于轴承缺乏轮毂组件的刚性支柱,导致不均衡,此中一局部滚道继承了大局部载荷。载荷和操作惹起的阻碍包含部件翻脸(滚动球元件,球辨别器,座圈),辨别器锁定和滚道芯分裂。如上所述,润滑前提也会加剧这些阻碍。

  正在变桨轴承中,滚珠与滚道之间的接触区域变成一个卵形,该卵形以滚道接触角为中央。正在较大的推力或推翻载荷下,接触椭圆会溢出滚道的物理极限(截断)。接触截断的可以性随轴承直径与厚度的比率扩充,或者跟着外部支柱的裁汰而扩充。主要的接触截断会形成应力上升,从而导致旅途边际折断或球瓦解成碎片。

  结果,估计依赖于一组前提假设,这些前提假设有时与实际存在险些没有相通之处。正在无尘室中操纵新密封件,鲜嫩油脂并将其装配正在牢固,完整平缓的外面上的轴承可以会操纵数十年。

  大大都变桨轴承都以近似的办法失效,但潜正在的因由可以会有所区别,是以务必从相识该轴承的特有题目初步举办升级。停机和转换轴承的潜正在本钱高达数十万美元,是以直接与筑设商协作是有益的,该筑设商能够供给轴承转换处理计划,从而抬高坐蓐率并延伸风电机组的操纵寿命。最有用的轴承升级可减轻边际载荷,强化座圈,处理辨别器磨损,这将导致轴承效劳更高。

  即使有极少外面上的上风,但探求到连绵环式辨别器筑设分别所务必做出的折衷大于其任何好处。直径广泛跨越2 m,现实上不行以正在5 mm厚的环上依旧优秀的样子和公差。座圈之间的间隙务必推广以容纳环,从而减巷子径接触面积并扩充截断。环还务必由低碳钢制成,由于高强度合金广泛不行焊接。另一方面,分段式依旧架没有这些瑕玷,并供给了有限的运动自正在度,能够减轻可以扯破单件式环的载荷。

  关于旅途,对样子,外面光洁度和间距举办苛峻的几何尺寸和公差(GD&T)支配可刷新负载分派和均衡。

  亲热圆满的样子意味着更少的摩擦,打滑和渺小的雀斑,从而裁汰内部磨损并刷新变桨体系的相应和效劳。

  变桨轴承密封具有双重效用:扞卫内部部件免受污染,预防润滑剂暴露到境遇中。不幸的是,密封不是完整有用的;终于,假设轴承是密封的,它就不行回旋。常睹的沥青轴承密封件是氢化丁腈橡胶(HNBR),装配正在一个座圈的凹槽上,两个密封唇沿相反座圈拖动。这种密封办法磨损疾速,当显露正在紫外线和臭氧中时会疾速降解,对变形的反响很差,并为污染物供给一条直接通向轴承内部的旅途。

  由热塑性聚氨酯(TPU)制成并装配正在迷宫式固定槽上的“ H型”密封打算显着抬高了密封恶果。这种自正在浮动的打算具有很高的相应速率,尽管变形也能供给密封压力。它对操作历程中的环变形不敏锐,从而裁汰了油脂暴露和进水,从而有助于抬高牢固性并低落保卫本钱。另外,TPU磨损率是古代橡胶的一小局部,从而延伸了操纵寿命和转换间隔。

  强大的接触载荷所形成的剪应力会穿透外面之下,并使较软的铁芯屈从,从而导致硬化的旅途离开滚道(铁芯分裂)。为了预防这种情状,感到淬火层务必足够深地浸透,以使钢强度跨越接触剪切应力。正在变桨轴承中,构造变形和艰巨的推翻载荷意味着峰值剪切应力可以会正在沿旅途外面的任何点发作。是以,当固化层从打算接触角移开时,务必使其具有匀称的图案且不会裁汰。深度匀称的热措置大大减轻了接触截断的影响。

  因为大大都轴承正在装配前可以具有较长的保质期,是以紧要的是要确保将其存储和包装以预防正在操纵前降解。无误的包装能够预防运输历程中的侵蚀以及颤动,振动和其他紧张。包装应包含正在装配孔上涂一层防腐涂料,用挥发性侵蚀抑遏剂(VCI)纸包裹轴承,用真空密封袋包装和稀少的板条箱包装(两捆装)。

  轴承应保存正在其原始包装中,直到装配前才可避免接触污染物,希罕是尘土,并运用洁净,干手和洁净的碎布举办措置。正在装配之前,应将它们放正在洁净的纸上,依旧粉饰,而且切勿将其显露正在脏的桌子或地板上。

  当风电机组因为保卫题目或配置阻碍而脱机时,维修职员的高亢本钱和起重机的事务日用度会使本钱飙升。

  升级的变桨轴承处理计划能够通过以下办法抬高风电机组的寿命和效劳,并裁汰停机时候:

  因为轴承的康健情况取决于众种要素,是以务必与可能举办轴承了解朽败的筑设商协作,并操纵模仿步调测试新处理计划,以确定可以须要举办哪些升级以减轻来日发作阻碍的危险,这一点很紧要。另外,形态监测和预测性保卫等增值效劳能够进一步延伸风电机组的操纵寿命,使其远远跨越其预期寿命。

  作家:美邦SKF公司可再生能源运用高级产物工程师 Corey Bayles

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