金風750 kW 風電機組主軸測溫系統

馬建國，陳朝春，蘇 俊，王 超

（新疆龍源風力發電有限公司，新疆烏魯木齊 830054）

0 引言

隨著風力發電機組的制造技術水平發展，風電機組運行穩定性不斷提高，由于小型風電機組由于早期設計缺陷，造成機組運行穩定性差，極易發生事故，這就需要現場運維人員不斷發現、總結、處理缺陷，不斷優化機組的運行性能。2018 年新疆白楊河某風電場金風750 kW 機組主軸軸承在運行過程中發生失效，由于主軸沒有安裝溫度檢測回路，最終導致機組發生火災，造成嚴重的經濟損失，為保證機組安全穩定運行，對主軸安裝溫度檢測回路顯得尤為重要。

1 金風750 kW 機組主軸結構與維護內容

1.1 主軸結構

金風750 kW 機組采用“兩點支撐”主軸系統結構（圖1），此種設計方式齒輪箱輸入軸作為浮動端軸承，軸的偏移量是選擇軸承類型的決定因素。因此在設計初期金風750 kW 風電機組主軸選擇了由瑞典SKF 公司制造的SKF24084 CA 和德國FAG 公司制造的FAG24084B.MB 調心滾子軸承，此兩款軸承具有兩列滾子，既能承受較大的徑向負荷力，亦能承受重大荷重及沖擊負荷，在某種程度上能承受兩個方向的軸向負荷。同時調心滾子軸承外圈滾道是球面形，鼓形滾子安裝在有2 條滾道的內圈和球面外圈滾道之間，外圈滾道面的曲率中心與軸承中心一致，有良好自動調心性能，能補償同軸度誤差，在軸出現撓曲時可以自動調整，不增加軸承負擔。

圖1 “兩點支撐”主軸系統結構

1.2 主軸維護內容

依據《金風750 kW 機組運檢維護手冊》及技術監督的相關內容，每年應對主軸做下列檢查。

（1）定期對主軸軸承進行潤滑。

（2）按照螺栓緊固力矩表緊固主軸承座與底座的連接螺栓。檢查主軸承的V 形密封圈是否有裂紋和破損，如果發現應更換新的V 形密封圈。

（3）根據維護計劃的要求潤滑主軸承，在加注潤滑脂時，主軸必需旋轉。

（4）運行5 年后，打開主軸承座，將舊的油脂清潔干凈，加入新的油脂。

（5）每年檢查油脂的狀態，打開軸承座的蓋子，取出約（2～5）cm3的油脂，裝入采樣瓶并密封，在采樣瓶上標上風機出廠編號和主軸承的編號。由專業的機構對油脂的樣品進行檢查，以判斷油脂和軸承的狀態。

（6）每年必須對機組振動數據進行采集，并由專業檢測機構進行分析，判斷軸承的狀態。

2 存在的問題

目前的維護手段有一定的局限性，通過對油脂和振動數據的分析，能夠反映一段周期內軸承的運行工況，但采樣周期長、受外界干擾因素大，不能夠實時反映軸承的運行工況。目前新疆地區已經出現因為主軸軸承失效，失效后軸承溫度迅速升高，由于機組主軸軸承沒有溫度監測、報警裝置，機組無法停機最終導致機組著火事故的發生。

3 主軸溫度監測控制系統及原理

在主軸承處安裝溫度傳感器，溫度傳感器測得主軸承溫度，利用ABB 生產的型號為“CM-TCS-23S”溫度監視繼電器，將DIP 功能設置為“過溫監視”和“雙閾值”，含義為過溫監測2×1c/o 輸出觸點，開路動作原則。當供電電源上電后，如果測量溫度值正常，輸出繼電器保持復位狀態。當測量溫度值超出設定閾值38.1 ℃，輸出繼電器R2（預報警）動作。當測量溫度值超出設定閾值48.5，輸出繼電器R1（報警）動作，風力機機報“環境溫度PT100”故障，機組正常停機。當測量溫度值下降后小于設定閾值31 減去遲滯（43.6 ℃），輸出繼電器R1（報警）復位，當測量溫度值下降小于設定閾值32 減去遲滯（34.2 ℃），輸出繼電器R2（預報警）復位。溫度設定范圍值為（0～200）℃，用戶可根據實際情況進行溫度值的調整和設定，CM-TCS-23S 溫度監視繼電器動作邏輯、溫度特性曲線。

4 實施方案

在不影響機組環境溫度測量，機組能夠正常監測環境溫度，不需修改機組控制邏輯情況下，主軸溫度監測控制系統由PT100，CM-TCS-23S 模塊及環境溫度檢測回路等組成，實施方案實物見圖2。

圖2 主軸溫度監測控制系統

在主軸軸承外壁安裝PT100 溫度傳感器，連接到CM-TCS-23S 模塊的溫度檢測接口（T1/T2/T3），進行主軸軸承溫度監視，將風機原有的環境溫度PT100 傳感器其中一根接線串于CMTCS-23S（溫度監視）模塊輸出端子（11/12），主要針對主軸軸承異常磨損等情況導致溫升的變化做出快速響應，一旦溫度上升至動作值（48.5 ℃）后，立即報出“環境溫PT100”故障停機，提醒檢修人員對照主軸軸承進行全面檢查。

5 總結

介紹金風750 kW 風電機組主軸布置形式、維護內容、針對目前主軸無溫度監控裝置缺陷，研究出了設備改造方案，在不改變機組控制邏輯的情況下，對主軸軸承加裝了溫度傳感器、溫度監視器，可以有效防止因為主軸軸承失效、溫度升高導致的機組火災事故發生。本方案改造成本低、便于實施，為沒有安裝主軸軸承測溫系統的機組提供解決方案，供參考借鑒。