近十年來,風(fēng)力發(fā)電作為一項可再生的綠色環(huán)保新型潔凈能源,受到了各國的高度重視,得到了長足的發(fā)展潤滑軸承。風(fēng)力發(fā)電機用軸承主要包括:偏航軸承總成、風(fēng)葉主軸軸承、變速器軸承、發(fā)電機軸承等,軸承的結(jié)構(gòu)形成主要有四點接觸球軸承、交叉滾子軸承、圓柱滾子軸承、調(diào)心滾子軸承、深溝球軸承等。其中大型偏航軸承總成和風(fēng)葉主軸軸承技術(shù)難度較大,現(xiàn)在基本依靠進口,是風(fēng)機國產(chǎn)化的難點之一。風(fēng)機軸承國產(chǎn)化可提高國內(nèi)軸承工業(yè)的設(shè)計應(yīng)用水平,縮小與國外先進水平的差距,促進國內(nèi)軸承工業(yè)的發(fā)展和技術(shù)進步,另一方面,可以降低風(fēng)電成本,加快我國新能源和可再生能源的發(fā)展。風(fēng)電軸承是一種特殊的軸承,使用環(huán)境惡劣,高維修成本,要求高壽命。

風(fēng)力發(fā)電機常年在野外工作,工況條件比較惡劣,溫度、濕度和軸承載荷變化很大,風(fēng)速最高可達23m/s,有沖擊載荷,因此要求軸承有良好的密封性能和潤滑性能、耐沖擊、長壽命和高可靠性,發(fā)電機在2~3級風(fēng)時就要啟動,并能跟蹤風(fēng)向變化,所以軸承結(jié)構(gòu)需要進行特殊設(shè)計以保證低摩擦、高靈敏度,大型偏航軸承要求外圈帶齒潤滑軸承。為了更好實現(xiàn)風(fēng)機的最佳狀態(tài),因此軸承設(shè)計、材料、制造、潤滑及密封都要進行專門設(shè)計,為風(fēng)電設(shè)備的良好運行提供更有力的保障,可以在很大程度上可提高設(shè)備性能和可靠性。
在風(fēng)電設(shè)備系統(tǒng)中維護保養(yǎng)也同樣重要潤滑軸承。風(fēng)力發(fā)電機通常處在不易進行維護的地方,它們經(jīng)常被安裝在山上、沙漠里或海岸線上。狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)能夠協(xié)助監(jiān)視傳動系統(tǒng)的性能表現(xiàn),而可預(yù)測性的維修保養(yǎng)能夠提高這些系統(tǒng)的性能和可靠性,提高設(shè)備的有效運行時間。如通過振動分析、油液分析和紅外熱成像等手段監(jiān)測設(shè)備狀態(tài),以判定最佳維修時機的維修流程;通過預(yù)測性維修手段可提高設(shè)備的運行可靠性,且僅在設(shè)備需要維修的時候進行維修,減少過度維修,降低維修成本。
風(fēng)電軸承的潤滑
風(fēng)電齒輪箱輸入軸的轉(zhuǎn)速一般在10-20轉(zhuǎn)/分鐘,由于轉(zhuǎn)速比較低,導(dǎo)致輸入軸軸承也就是行星架支撐軸承的油膜形成往往比較難潤滑軸承。油膜的作用是在軸承運轉(zhuǎn)時分開兩個金屬接觸面,避免金屬與金屬直接發(fā)生接觸。我們可以引入一個參數(shù)λ來表征軸承的潤滑效果(λ定義為油膜厚度與兩接觸表面粗糙度之和的比值)。
如果λ大于1,說明油膜的厚度足夠分開兩個金屬表面,潤滑效果良好;而如果λ小于1,則說明油膜的厚度不足以完全分開兩個金屬表面,潤滑效果不理想潤滑軸承。在潤滑不良的情況下運轉(zhuǎn),軸承有可能會發(fā)生如圖一所示的損傷。由于風(fēng)電齒輪箱一般都采用ISOVG320粘度的循環(huán)潤滑油,因此如果發(fā)現(xiàn)λ小于1,我們一般只能通過降低軸承滾道及滾子的粗糙度來改善潤滑效果。
另外,在齒輪箱設(shè)計時,行星架支撐軸承要盡量避免一端軸承的尺寸太小,在實際的應(yīng)用分析中我們發(fā)現(xiàn)即使壽命滿足條件,這種設(shè)計也會導(dǎo)致小軸承的線速度非常低,油膜更加無法形成潤滑軸承。