雙饋式風電機組發(fā)電機軸承故障淺析

1、雙饋式風電機組發(fā)電機軸承故障淺析雙饋式風電機組發(fā)電機軸承故障淺析劉瑞華，胥佳，胡鵬，李巍龍源（北京）風電工程技術有限公司，北京市西城區(qū)阜成門北大街6號9國際投資大廈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)電機的重要零部件，其失效形式一直為研究熱點。在風力發(fā)電行業(yè)中，隨著變頻技術的引入，雙饋式風電機組發(fā)電機的軸承失效形式也變得多樣性。本文根據(jù)軸承失效理論，總結了雙饋異步發(fā)電機軸承失效的三種因素：電腐蝕、磨損及潤滑不良

6、。在此基礎之上，利用振動監(jiān)測及現(xiàn)場檢測等技術手段對國內(nèi)某大型風電場五年來發(fā)電機軸承的損壞情況進行統(tǒng)計分析，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防措施。關鍵詞：風電機組；軸承失效；電腐蝕；微動磨損1引言隨著變槳控制技術和變頻器的發(fā)展，大型風電機組發(fā)設備中的“雙饋發(fā)電機”成為了典型應用，并且越來越流行，這種技術可以使風電機組發(fā)電機在相對寬廣的速度范圍內(nèi)運行。[1]雙饋發(fā)電機中轉子繞組由變頻器供電

7、，電機可以在變轉子轉速的情況下優(yōu)化發(fā)電能量并保持穩(wěn)定的頻率，同時對有功功率和無功功率進行調節(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)，與潤滑和相應的磨損引起的軸承失效一起成為發(fā)電機早期故障的主要原因。本文闡述了在風電機組發(fā)電機應用中軸承早期失效的根本原因，同時介紹了風電機組發(fā)電機軸承故障的判斷及處理方法。2風電機組發(fā)電機軸承失效因素在各種機械設備的零件中，軸承是最重要的部分，軸承失效可能是由很多因素造成，如：超過預期負

8、荷、潤滑不當、運輸和停機時的不當處置、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?shù)?。每個因素都會造成不同的損害，同時會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因為潤滑風電機組發(fā)電機被安裝在世界各地，經(jīng)受不同的氣候環(huán)境，也要適應不同的環(huán)境變化。風電機組發(fā)電機中的潤滑脂要適應這些變化。有時在特定的工作環(huán)境(例如溫度)下的參數(shù)非常難以準確預知，導致了由于潤滑脂選

9、型不當造成的潤滑表現(xiàn)不良。同樣不足量的潤滑會導致金屬表面疲勞和磨損，從而減小軸承的壽命。如果滾動體和滾道之間的潤滑膜太薄，金屬表面就不會被充分隔離，就會發(fā)生金屬和金屬的直接接觸。這樣的情況可能是由污染、潤滑不足等情況造成的。因此應對風電機組發(fā)電機軸承定期補充潤滑脂，保證它良好運行，達到預計壽命。通常每6個月就要在例行維護中補充；然而有時這樣的時間間隔相對于某些風電機組發(fā)電機軸承的實際工作狀況來說又太長了。3風電機組發(fā)電機軸承故障分析與實

10、例一般風電機組發(fā)電機設計壽命是20年，正常情況下軸承轉動靈活無異聲，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風電機組發(fā)電機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。訓練有素的人員憑經(jīng)驗能診斷出剛剛發(fā)生的疲勞剝落，有時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，在滾動軸承的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷工作中又引入了各種測振儀，用振動位移、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)測人員對經(jīng)驗的依賴性，提高了監(jiān)測診斷的準確性，但仍很難在故障初期及時做出診斷。因此，在運轉中的軸承，為了保證它在良好的條件下長期運行，盡量在故障

12、初期就發(fā)現(xiàn)問題、處理問題；平時要重點檢查軸承的滾動聲、振動、溫度和潤滑脂。3.2某風場雙饋式風電機組發(fā)電機軸承故障情況某風電場位于黃海岸邊，鹽霧腐蝕性比較嚴重，年平均風速為6.2ms左右。風電場選用某進口雙饋式風電機組，發(fā)電機為繞組式雙饋異步發(fā)電機，其前后采用寬游隙的深溝球軸承（SKF6300C3），前端為定位軸承，后端為游動軸承。發(fā)電機軸承日常不進行維護，只在半年維護的時候向發(fā)電機前后軸承各加注200克潤滑脂，一年維護的時候各加注40

13、0克潤滑脂。該風電場在2007年投產(chǎn)67臺，2008年投產(chǎn)100臺，2010年投產(chǎn)66臺，共233臺，裝機容量為35萬千瓦。為了準確診斷軸承故障，利用振動監(jiān)測和現(xiàn)場檢測等手段把軸承狀態(tài)分成“正常”、“注意”和“報警”三個等級。“正?！北硎緳C組可照常運行；“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，機組可以繼續(xù)運行，應加強日常監(jiān)控、檢查和維護，發(fā)現(xiàn)異常及時處理；“報警”表示機組故障嚴重，必須停機檢修。每年對發(fā)電機軸承狀態(tài)進行