淺談雙饋風(fēng)電機組發(fā)電機軸承維護

史記

摘 要：目前，隨著變頻技術(shù)的逐步發(fā)展，雙饋風(fēng)力發(fā)電機組在國內(nèi)使用的最為廣泛，而其發(fā)電機軸承故障在機組大部件故障中占有很大的比例，給設(shè)備的安全穩(wěn)定運行帶來極大的安全隱患。本文從雙饋發(fā)電機工作的原理、發(fā)電機軸承運行的工況等方面分析軸承故障的原因，進而提出發(fā)電機軸承維護的有效措施。

關(guān)鍵詞：雙饋風(fēng)電機組；軸承故障；軸電流；潤滑不良

中圖分類號：TM307 文獻標(biāo)志碼：A

0 引言

發(fā)電機做為風(fēng)力發(fā)電機組的核心部件，其能否安全穩(wěn)定運行，將直接關(guān)系到發(fā)電設(shè)備的可靠性。而雙饋風(fēng)電機組軸承故障是機組大部件故障中最為常見的故障之一，因此對其故障原因進行分析，并提出有效的維護措施，對提高機組的可靠性具有重要的實用意義。

1 雙饋風(fēng)電機組軸承故障的原因分析

雙饋異步發(fā)電機定子的三相電纜通過定子接線盒直接與電網(wǎng)相連接，轉(zhuǎn)子的三相電纜通過集電環(huán)接至變流器，變流器與電網(wǎng)相連接，采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）方式產(chǎn)生頻率、幅值、相位可調(diào)的三相交流電，通過碳刷和集電環(huán)向轉(zhuǎn)子提供勵磁電流，通過改變勵磁電流的頻率、幅值、相位實現(xiàn)有功功率、無功功率的調(diào)節(jié)。同時結(jié)合機械運轉(zhuǎn)工況分析，發(fā)電機軸承故障可能由軸電流電腐蝕、潤滑不良、振動、安裝工藝等原因造成。

1.1 軸電流造成軸承損壞

在雙饋異步發(fā)電機軸承損壞的實例中發(fā)現(xiàn)，軸承因軸承過電流損壞占有一定比例，軸電流產(chǎn)生的主要原因有3種：（1）靜電放電；（2）磁場不對稱；（3）共模電壓及電壓脈沖的快速切換。由于雙饋機組采用變流器PWM方式勵磁，共模電壓及電壓脈沖的快速切換帶來的問題尤為明顯。目前多數(shù)雙饋發(fā)電機已采用絕緣軸承，但是絕緣能力難以抵抗轉(zhuǎn)子勵磁帶來的高次諧波，發(fā)電機軸端將承受一定的高頻電壓。從雙饋異步發(fā)電機的工作原理方面（圖1）進行分析，當(dāng)發(fā)電機高速運轉(zhuǎn)時，因軸承內(nèi)外圈與滾動體之間絕緣油膜的隔離作用，軸承可以等效看成一個電容。

油膜的薄厚決定著等效電容容值的大小，當(dāng)軸電壓達到油膜的耐壓閾值時，軸承表面的油膜就會被擊穿，在軸承滾道和滾動體之間產(chǎn)生放電現(xiàn)象。由于電火花所釋放出的熱量，在滾道和滾動體上產(chǎn)生微小的點蝕損傷，同時軸承中的潤滑油脂受到熱量的作用碳化、分解，失去原有的潤滑作用，隨著風(fēng)機的長時間運行和機械載荷在軸承上的作用，點蝕變成條紋狀波紋，在軸承滾道上形成類似搓衣板狀的條紋。在此過程中軸承異音逐步加大，軸承溫升過高，后期有可能造成軸承燒死、保持架破裂。

1.2 潤滑不良造成軸承損壞

潤滑不良造成的主要后果是軸承磨損加速。潤滑油脂的作用就是在兩個接觸面形成保護性油膜，防止金屬與金屬之間直接接觸。引起潤滑不良的原因很多，例如潤滑油脂選型不合理、潤滑通道堵塞、油脂加入量不足等。

1.2.1 潤滑油脂選型不合理

同一型號的發(fā)電機被安裝在不同的地理位置，需要適應(yīng)不同的氣候和溫度。而黏性是潤滑油脂的一個重要的指標(biāo)，不同溫度和濕度下的油脂反映出不同的黏度。所以油脂的選型需要適應(yīng)環(huán)境因素的變化。選型不合理容易造成潤滑不良，如果在運行的工況下油脂黏度過大，將不利于油脂的排出，而如果黏度過小，就不能充分隔離滾道和滾動體，造成軸承磨損加快。

1.2.2 潤滑通道堵塞

部分早期生產(chǎn)的機組發(fā)電機，軸承排脂口和廢脂盒容積均較小，導(dǎo)致廢油脂不能順暢排出，堆積填充在軸承端蓋單元內(nèi)，充滿空腔位置，造成新加油脂也不能順暢到達軸承滾道內(nèi)，導(dǎo)致軸承散熱、潤滑不良，最終引起軸承溫度偏高，油脂板結(jié)，軸承提前失效。

1.2.3 油脂加入量不足

為了保證風(fēng)電機組的良好運行，應(yīng)對發(fā)電機軸承定期補充油脂，根據(jù)發(fā)電機型號的不同，一般運行2500h～3500h需要對其補充油脂，然而這樣集中加入油脂的方式對于部分風(fēng)速較好的機組來說間隔略長，同時手工加脂的方式有可能因為加油工具等問題，造成加入量不足。

1.3 振動造成的軸承損壞

由于振動引起的發(fā)電機軸承損壞一般多出現(xiàn)于新投運的風(fēng)場。發(fā)電機在運輸過程中，軸承內(nèi)部滾動體和滾道之間未充分形成油膜，由于外界的振動和搖擺，軸承金屬與金屬之間直接摩擦，造成了軸承的磨損，就產(chǎn)生了“偽布式壓痕”，在風(fēng)機投運后，由于磨損的存在，軸承出現(xiàn)溫升過高和異音，隨著軸承工作時間的增加和機械載荷的作用，軸承的損壞愈加嚴重。

2 發(fā)電機軸承的維護措施

雙饋風(fēng)電機組發(fā)電機軸承損壞主要是由上述原因引起的，針對這些問題的存在，在風(fēng)機的運行維護中采取相應(yīng)的措施進行有效的預(yù)防。在風(fēng)機的日常維護和定期維護當(dāng)中，加強對發(fā)電機軸承接地碳刷的檢查工作，對碳刷表面附著的油脂和灰塵及時進行清理，緊固接地回路接線并測量，保證接地回路的暢通，最大限度地將軸電流導(dǎo)入大地。

根據(jù)風(fēng)電機組軸承潤滑油脂加入、排出及運行中的溫升情況，選用適合本地區(qū)的油脂型號，更換油脂型號時，務(wù)必對原有油脂進行徹底清除，避免油脂混用。

針對早期發(fā)電機軸承排脂口和廢脂盒較小導(dǎo)致排油不暢的情況，可對發(fā)電機軸承排脂口和廢脂盒進行技改擴大，保證排脂通道暢通，并在定期維護當(dāng)中對廢脂盒中的廢脂及時清理，避免油脂堆積，有利于觀察排脂通道是否暢通。

增加自動潤滑裝置，由之前的“定期加注”改為“少吃多餐”，避免定期手工加注帶來的油脂過多或不足，使?jié)櫥到y(tǒng)更加可靠。

在發(fā)電機長途運輸中加強發(fā)電機軸承的保護措施。

運行值班人員加強對發(fā)電機的參數(shù)監(jiān)控，可安裝機艙振動監(jiān)測裝置對軸承運行情況加強監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常情況及時登塔檢查處理，避免故障的擴大。

加強機組定檢維護質(zhì)量控制，按要求進行發(fā)電機與齒輪箱機械對中工作，確保對中合格。

發(fā)電機軸承加注合格的潤滑油脂，必須保持加油工器具和油脂清潔，防止沙塵等污染潤滑油脂。

結(jié)語

在上文中，我們對雙饋風(fēng)電機組發(fā)電機軸承故障進行分析并提出維護措施，在未來工作當(dāng)中，還需要進一步加大該方面研究分析力度，不斷提高風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的可靠性。

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