風(fēng)電機組變槳軸承批量故障問題失效分析與技術(shù)升級解決方案
作者： admin
來源： 網(wǎng)絡(luò)/原創(chuàng)
發(fā)布日期： 2018-09-06
信息摘要：
風(fēng)電機組變槳軸承工作環(huán)境多為風(fēng)沙、雨露、潮濕和低溫等惡劣情況，加之安裝和維護十分不方便，因此，變槳軸承不僅需要足夠的強度承受聯(lián)合載荷，同時也要求其具有良好密封性與高可靠性。近年來，諸多國內(nèi)外企業(yè)在生產(chǎn)風(fēng)電軸承方面達(dá)到了對規(guī)模、標(biāo)準(zhǔn)等的要求。…
風(fēng)電機組變槳軸承工作環(huán)境多為風(fēng)沙、雨露、潮濕和低溫等惡劣情況，加之安裝和維護十分不方便，因此，變槳軸承不僅需要足夠的強度承受聯(lián)合載荷，同時也要求其具有良好密封性與高可靠性。近年來，諸多國內(nèi)外企業(yè)在生產(chǎn)風(fēng)電軸承方面達(dá)到了對規(guī)模、標(biāo)準(zhǔn)等的要求。如斯凱孚（SKF）、舍弗勒（FAG）、恩斯克（NSK）等傳統(tǒng)軸承企業(yè)，以及羅特艾德（RotheErde）、勞力士（Rollix）等公司的產(chǎn)品在全球風(fēng)電軸承行業(yè)享有盛名，其生產(chǎn)的產(chǎn)品的主要性能指標(biāo)，如可靠性、壽命等全部滿足風(fēng)電機組的使用要求。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，國內(nèi)在風(fēng)電專用軸承領(lǐng)域取得了長足的進步，在軸承自主生產(chǎn)，研發(fā)設(shè)計上都取得一定成果，但是與國外的知名軸承公司相比，在市場占有率以及基礎(chǔ)研發(fā)上仍有很大的差距，在基礎(chǔ)技術(shù)研究及后期生產(chǎn)制造方面，我國仍需要不斷的探求創(chuàng)新。
變槳軸承失效模式
1.故障機組變槳原理
故障機組變槳機構(gòu)采用液壓缸來驅(qū)動，液壓缸安裝在齒輪箱后面，活塞桿通過雙向推力軸承與變槳驅(qū)動桿連接。當(dāng)變槳驅(qū)動桿移動時，3 個組的葉片同步轉(zhuǎn)動。其變槳距軸承的外圈通過螺栓連接固定在輪轂上，在變槳距軸承的內(nèi)圈與外圈間為圓珠滾子，內(nèi)圈通過螺栓連接葉片。其機組變槳機構(gòu)示意圖，見圖1。
故障機組葉片變槳軸承為單排四點接觸球軸承設(shè)計，主要承載來自葉片作用的徑向載荷、軸向載荷和傾覆力矩。四點接觸球軸承屬于徑向單列角接觸球軸承，其滾道用來支撐作用于兩個方向上的軸向載荷的，可以承受最高為軸向載荷的幾分之一的徑向載荷。
2.軸承損壞情況及失效模式
風(fēng)電場調(diào)研分析表明，隨著機組運行時間的增加（該型機組運行時間已有7 到10年），變槳軸承出現(xiàn)多起嚴(yán)重事故：發(fā)生21起導(dǎo)致葉片墜落的事故中，其中9起出現(xiàn)變槳軸承外圈斷裂；此外在運維檢查中發(fā)現(xiàn)近10臺次軸承外圈開裂，與葉片墜落時軸承斷裂情況類似。發(fā)生1起軸承卡澀導(dǎo)致葉輪無法回槳、高速軸過速制動引發(fā)機組著火事故；同時還發(fā)現(xiàn)50多例較為嚴(yán)重的磨損卡澀問題。因此該型機組變槳軸承的損壞主要表現(xiàn)為軸承外圈斷裂和軸承軌道磨損卡澀問題，給風(fēng)電場的安全生產(chǎn)帶來極大的隱患。
對該型故障機組發(fā)生的變槳軸承斷裂及卡澀問題，從設(shè)計、制造、安裝、維護等方面給予原因分析：
軸承斷裂主要發(fā)生在軸承-輪轂連接螺栓負(fù)載集中的區(qū)域，斷口方向為外圈徑向，斷面疲勞裂紋擴展明顯。軸承外圈斷裂見圖2。軸承外圈斷裂的主要原因有：淤通過失效分析和現(xiàn)場運維判斷軸承外圈斷裂主要原因是由于設(shè)計裕度不足導(dǎo)致的。由于軸承強度不夠，容易引發(fā)螺栓斷裂，周期性交變載荷以及螺栓斷裂又加劇了軸承負(fù)載和變形，導(dǎo)致疲勞裂紋擴展和軸承斷裂。于部分風(fēng)電場風(fēng)輪組裝以及更換輪轂-軸承連接副螺栓時，由于采用的潤滑方式不同，導(dǎo)致螺栓軸力差異較大，受力較大以及應(yīng)力集中區(qū)域的螺栓容易先期斷裂，使得軸承更容易出現(xiàn)裂紋，發(fā)生斷裂。
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