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风力发电机的绝缘轴承

2017-05-22 15:22:28  来源:互联网  风力发电机  绝缘轴承  风电   
  从风场的实际生产情况看,目前发电机轴承的故障率非常高,而轴承失效的表现主要有2种形式。
 
  1. 电腐蚀导致轴承失效;
 
  2. 保持架碎裂导致的轴承失效。
 
  一. 电腐蚀

 
  电腐蚀的产生原因:
 
  发电机在运行时,沿轴线会产生感应电压,轴电压产生的原因是由于电机内部磁通量分布不均匀。
 
  轴电流的存在,将导致滚道和滚动体的损坏及润滑剂的老化,从而引起发电机轴承的过早失效。
 
  预防电腐蚀的措施:
 
  一个比较经济的解决方案就是在电机设计阶段就使用绝缘轴承。这将大大降低设备的维护费用,并能提高机器的利用率,这些都意味着会为客户带来巨大价值。
 
  绝缘轴承分为:
 
  内圈绝缘轴承、外圈绝缘轴承和陶瓷滚动体轴承。内/外圈绝缘轴承相对陶瓷滚动体轴承,具有更佳的性价比,得到更广泛的应用。
 
  内/外圈绝缘轴承,是在轴承的内圈/外圈喷涂一定厚度的绝缘层。是采用等离子喷涂工艺,首先在两个电极间产生电弧, 这种电弧使得导入的惰性气体离子化。产生的等离子气流用来传送氧化铝粉末。这种粉末随即被热熔化并以高速喷涂在轴承的内圈或外圈上,最后涂层还需要经过一道密封工艺。
 
  二. 保持架故障


 
  从风场的实际情况看,发电机轴承保持架是大部分轴承失效的根源,特别是冲压钢保持。
 
  三. 风力发电机轴承的检查与更换
 
  1. 轴承的运行工况特点:交变载荷+冲击载荷
 
  风电机组用轴承,其运行工况相对比较特殊,是交变工况,而不是稳态工况,承受的是交变载荷与冲击载荷。
 
  交变工况对轴承寿命的影响:降低轴承的疲劳寿命
 
  由于轴承运行的交变工况,对轴承的疲劳寿命会产生较大的影响,可能导致轴承的实际使用寿命远低于其理论计算寿命。
 
  2. 电机维修时的轴承更换建议
 
  1> 检测轴承是否需要更换
 
  如果发电机轴承存在异常的振动和温升时,应加强设备的监视。
 
  对发电机轴承进行拆卸后,需要对轴承做相关检测,包括:探伤、工作面的磨损情况、轴向/径向跳动、保持架变形情况等。发现异常即需更换轴承。
 
  但这些检测只能判断轴承状态的表象,无法检测材料特别是工作面的机械性能。
 
  而轴承在经过交变载荷/冲击载荷后,轴承的疲劳寿命会显著降低。
 
  2> 选择黄铜保持架的轴承
 
  由于轴承承受交变/冲击载荷,对轴承的保持架的性能提出了更高的要求。
 
  机加工黄铜保持架比冲压钢保持架,由于其材料特性,能更好的适应交变/冲击载荷。
 
  很多轴承的失效,都是首先由于保持架碎裂而导致的。建议选择黄铜保持架的轴承。
 
  3> 选择绝缘能力更强的绝缘轴承
 
  由于电机轴电流的存在,电机需要做好绝缘措施,以保护轴承。
 
  绝缘轴承是在其工作面等离子喷涂绝缘层来实现绝缘,其绝缘性能根据绝缘涂层的厚度来分等级的,常见的有100um(对应1000VDC)和200mu(对应3000VDC)
 
  建议选择200mu(对应击穿电压3000VDC)的绝缘轴承。
 
  TIPS
 
  1. 问:内圈绝缘轴承和外圈绝缘轴承,可以互换使用吗?
 
  答:绝缘轴承主要是截断轴电流,所以在设计时,对于外圈绝缘轴承,轴承座的凸肩或隔套的直径,不可小于轴承规定的挡肩尺寸Damin,使的爬电距离过小;对于内圈绝缘轴承,轴肩或隔套的直径,不能大于挡肩尺寸Damax,主要是保证爬电距离,在符合爬电距离的情况下可以互换。
 
  2. 问:会不会因为外圈的微动而破坏绝缘轴承的绝缘涂层?
 
  答:绝缘涂层是采用等离子喷涂在打磨粗糙的轴承表面,喷涂完成后,涂层还经过最后的一道密封工艺。在实际使用过程中,外圈微动不会导致绝缘层的脱落。但运输过程或安装过程的强力冲击可能会导致绝缘层的破损或脱落。
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