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  专题 风电 Wind power 风力发电机主轴承修设 风力发电机主轴承修设 ManuelRettin舍弗勒集团ge/ 截至2006岁尾,环球装置的风力发电机总的 直轴、转子逆风或顺风、带齿轮箱或不带齿轮箱。正在实 输出功率到达了75 000 MW,年发电才具 际开展中,秤谌轴逆风转子的风力发电机仍旧获得壮伟 大约为1 800亿kW·h,这占环球电量需求的1%以上。 分娩商的青睐。现在装置的全盘风力发电机中,75%~ 仅正在德邦,20 000 MW输出功率的海优势场的修筑许 80%均采用主轴轴承维持道理,也即是主轴承的内圈安 可仍旧获得了允许,又有15个海优势场总共输出功率 装正在挽回的主轴上。 45 000 MW的项目正正在申请的历程中。尽量有这些数 1.1两点维持 字注明,但滚动轴承专家并不以为风力发电机仍旧是一 此种打算为固定端/浮动端轴承维持的两点维持形 个具有恒定范例准则的使用周围。很众分歧的打算道理 式是最模范的。轴承被装置正在两个独立的或一个协同的 以及繁杂的工况,对轴承挑选提出了相当大的挑衅。实 轴承座内,转子端或齿轮箱端轴承都能够打算为固定端 际的载荷以及来自振动、温度等特地的影呼应力的身分 轴承。第一种事势供给了径向力和轴向力之间更为适合 都还没能被充实昭彰地检测到,使得正在挑选轴承时都要 的比例,况且主轴的组织会导致固定端轴承的处分计划 历程事先充实的商榷。正在20世纪80年代初,模范的风 直径较大。采用第二种事势时,通报轴向载荷的轴肩的 力发电机的功率正在50~100 kW。 地方正在主轴应力方面涌现得更为有利,由于它避免了前 仅仅过了10年,修筑的均匀输出功率到达了600 kW。 轴承地方的台阶。 现在,模范的新装风电修筑的功率正在1~2.5 MW,质料、 1.2三点维持——带轴承座的独自的固定端轴承 尺寸和所受载荷也相应加添。目前,3MW、5MW以至 采用三点维持,一点是固定端轴承而别的两点是 6MW输出功率的风力发电机的不休装置,进一步注明了 齿轮箱内的转矩维持轴承。正在此,齿轮箱输入轴轴承 这种趋向。 举动浮动端轴承。固定端轴承相对付齿轮箱输入轴的 浮动端轴承的同轴度以及轴的偏移量,是挑选轴承类 1 主轴轴承修设 型时切实定身分。固定端轴承采用独自的轴承座,推 风力发电机有众种分歧的打算型式——秤谌轴或竖 荐应用自调心轴承(比方调心滚子轴承)。别的厉重的 34 ·2009年第2期 一点是,要正在装置时确保固定端轴承地方和浮动端轴 承具有最小的轴向逛隙,浮动轴承内部的逛隙普通 承地方之间的精确的隔绝。轴向力必定要效用正在固定 是足够的。 端轴承上。采用三点维持,效用正在浮动端轴承上的力 显示了载荷对齿轮箱内部的影响。两点维持的主轴承 2 “轮毂”轴承修设 安放中秉承这个载荷的是阿谁真正的浮动端轴承。因 第二大类的风力发电机——采用轮毂轴承维持原 此,两点维持显示出了它对振动等其他身分影响时具 理,本相上赶上总数的15%。正在此,轴承外圈与轮毂一 有的长处。 起挽回,而内圈装置正在踏实的静止轴上。这种主轴承系 1.3整合正在齿轮箱内的固定端轴承 统广泛包括两个互相调整的圆锥滚子轴承或一个双列 有的风力发电机的主轴轴承是直接整合正在齿轮箱 圆锥滚子轴承和一个圆柱滚子轴承,后者酿成固定端/ 内的。这种打算的长处之一是:因为固定端轴承和浮动 浮动端轴承安放。这些轴承类型具有异常好的动态特 端轴承应用统一个箱体,使得维持它们的同轴度更为 性。然而,正在这种主轴承修设中也是能够采用其他轴承 容易。于是,正在这种情状下,应用一个双列圆锥滚子轴 类型的。 承举动主轴轴承也是也许的。况且,齿轮箱油也能够用 调整的圆锥滚子轴承安放能使体例正在最小的轴向间 来润滑主轴轴承。正在任何情状下,为了使主轴轴承获得 隙下事务。更加对大的轴承来说,正在这里须要做的调治 必需的维持,轴承座和机体间牢靠的相接是必定要保 是一种挑衅。假使所谓的理思的轴承隔绝正在打算时也被 证的。 商酌到,热膨胀的影响是能够打消的。舍弗勒集团为固 1.4举动固定端轴承的调心滚子轴承 定端/浮动端安放供给预调轴向间隙的双列圆锥滚子轴 当应用主轴轴承维持组织时,简直全盘的组织都 承,使装置变得异常容易。只是必定要戒备尽也许小的 毫无例边境应用了调心滚子轴承。本相上,采用独自 离散度,这能够通过轴承配合处最小的公差来完毕。正在 轴承座的组织,因为对圆锥滚子轴承或圆柱滚子轴承 采用两种安放计划时,维持一个轴承的地方相对付另一 来说,轴承地方处轴的角位移太大了,因而采用调心 个轴承地方的瞄准偏差应尽也许小。 滚子轴承是必需的。正在风力发电机使用中,径向力和 轴向力的比值对采用调心滚子轴承相对来说是晦气的, 3 “单个轴承”的主轴承修设 于是挑选最适合的轴承系列异常须要。正在此保举 应用单个轴承来秉承径向载荷、轴向载荷以及力矩 FAG240或241系列调心滚子轴承(创修商:舍弗勒集 载荷须要轴承创修商和风力发电机创修商协同的悉数专 团)。正在具有相像径向逛隙的情状下,FAG240系列的 业的手艺秤谌。最初应用单个轴承的风力发电机采用来 调心滚子轴承具有远低于FAG23系列调心滚子轴承的 自展转支承周围的众列圆柱滚子轴承,这些风电修筑的 轴向逛隙。更加对换心滚子轴承来说,保障充实的润 输出功率不赶上2 MW。 滑——适合的润滑剂、足够的润滑量和再润滑,也是 新一代整合有额外发电机和行星齿轮的驱动体例配 很厉重的。正在应用宽系列的轴承时,因为挽回主轴的 备有舍弗勒集团供给的双列FAG圆锥滚子轴承。这些 角度偏斜会导致摩擦腐化,必需采用紧的配合,这一 轴承装有穿销式维持架,这种打算仍旧正在分歧的苛刻工 点也詈骂常厉重的。 况下获得了众年验证。它允诺装置异常大批宗旨滚动 浮动轴承必需储积它相对付固定轴承地方的距 体,因而它的承载才具异常贴近于满装滚子轴承。由于 离改观(比方因为热膨胀发生的)。圆柱滚子轴承由 风能周围的轴承维持打算的事务寿命是20年,因而正在 于正在轴承内部可以储积这种改观,因而它们是理思 此剧烈保举应用这种维持架。 的浮动轴承。其他类型的轴承采用滑动配合来完毕, 边缘组织零部件的尺寸和体式必需正在盘算中加 正在这里是外圈滑动。假使正在此采用调心滚子轴承,经 以商酌,最好是通过有限元判辨技巧。用这种技巧, 常能够选东西有较低额定载荷的轴承,正在这种情状 商酌到了零部件的变形和存正在于轴承内部的载荷分 下,轴承外圈的滑动广泛是不会爆发的。只须固定轴 布。咱们打算的主意是到达轴承正在应用时尽也许小 年第2期· 35 专题 风电 Wind power 的内部逛隙,云云滚动零部件间的相对转移就会达 5 众兆瓦级风力发电机的模范轴承修设 到最小。 单个轴承的处分计划正在大约3 MW级以上的风 力发电机中显示的越来越众。整合观点的运转时 4 主轴承打算 间最长的3 MW风电修筑装有地方异常贴近齿轮 轴承创修商越早加入到研发阶段,风电修筑创修 箱的、秉承全盘来自转子的载荷的主轴承。又有其 商就也许越早批改干系打算。从一入手,种种也许的轴 他的3~5 MW的修筑也采用这种轴承修设。舍弗 承选型观点就能获得客户载荷数据的彻底磨练。正在这 勒集团可认为每个这种风电修筑供给主轴承— 个阶段,基础额定寿命是最厉重的评议准则。遵照认证 带穿销式维持架的双列FAG圆锥滚子轴承,正在它 们当中,目前应用的最大的风电修筑主轴承外径 到达3 200 mm。 带圆盘式维持架的圆柱滚子轴承 球面滑动轴承 主轴轴承 把古代主轴轴承观点使用到众兆瓦级的风电修筑中通 公司劳氏船级社的范例,最低的恳求是Lh10寿命到达 常也是可行的,比方采用两个主轴轴承——两个调心滚子 130000h(或Lh10mr寿命到达175 000 h),而且对每种 轴承。别的一种修设组织是采用一个预设过逛隙并带有能 载荷来说静载安静系数要到达2以上。正在这个方面,舍 使装置简化的额外组织的双列圆锥轴承。浮动端包括一个 弗勒集团使用工程师加添了足够的安静余量,由于目 打算有避免应力聚积组织的圆柱滚子轴承。举动一种次序, 前风电修筑创修商还不熟练也许导致加添轴承应力的 那些正在小型风电修筑方面有很好体会的公司正在新的大型风 种种身分。当最终型号被确定往后,咱们会对详明的情 电修筑上也采用与小型风电修筑相像的基础安放,这一点 况实行进一步盘算,如正在舍弗勒我方的盘算软件B E A对那些应用轮毂轴承维持道理的风电修筑创修商也是实用 @ 的。 R I N X助助下实行有限元判辨或者以至对通盘载荷 期间谱的判辨,宗旨是对正在贴近风场情形的前提下进 行咨议。 6 结论 油润滑与脂润滑比拟长处很鲜明:惟有正在采用润 为了应对更大的风力发电机,与风力发电机创修商 滑油时更调全盘的润滑剂才是也许做到的,油的干净 密符合作,协同开垦适合的主轴承是很有须要的。除了 度是通过过滤装配维持的,接触点处的润滑情状获得 古代的计划外,还具有众种整合的处分计划。供给古代 降低。况且,油润滑供给了监测轴承的也许性。正在此需 计划的轴承供应商正正在更众地企图去负责对主轴承维持 要稀少体贴密封情形。然而,即使是正在采用脂润滑时防 长远的手艺判辨,以至于正在风电修筑的研发阶段。稀少 油密封也具有它的长处,由于它能够保障润滑剂软化 保举许众新参加这个商场的风电修筑创修商尽早寻求与 时不会败露。 轴承创修商的密符合作。EM (收稿日期:2009.02.10) 36 ·2009年第2期




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