半直驅風力發電機軸承防護降成本的優化解決方案

高建泰 劉溢泉 黃旭洋 臧凌山

（西安中車永電捷力風能有限公司，陜西 西安 710016）

近年來，新興市場的風電發展迅速。在國家政策支持和能源供應緊張的背景下，中國的風電特別是風電設備制造業也迅速崛起，已經成為全球風電最為活躍的場所。風力發電機使用壽命不低于25 年，而且海上型風力發電機對電機質量提出來了更高的要求，為了產品的穩定性和可靠性，以及降低公司工裝投入成本，軸承運輸防護還需攻堅克難。

在長途公路運輸過程中產生的軸承運輸損傷是軸承意外損傷形式之一，損傷嚴重的發電機裝機運行不久即產生軸承異常聲音，損傷較輕的會在軸承滾道表面壓痕處形成疲勞裂紋源，加速軸承疲勞剝落，進而造成軸承抱死。在保證軸承防護效果的前提下也需要對軸承防護運輸工裝進行結構優化改進，降低制造成本，現以半直驅風力發電機為例，提出全新的軸承防護運輸工裝的設計和效果驗證。

一、故障現象

我司半直驅風力發電機采用一套圓柱滾子軸承和一套深溝球軸承結構，將一臺運輸后的發電機軸承拆解后檢測分析，出現了多道運輸的豎狀壓痕，圓柱滾子軸承運輸損傷呈線狀，壓痕表面與周圍區域相比較為光亮，且壓痕在滾道面圓周方向呈等間距分布（滾子間距），壓痕深度和排布情況如圖1 所示。

二、軸承壓痕的傳統解決方案

因軸承游隙的存在，在運輸過程中會往復沖擊造成軸承壓痕，傳統防軸竄結構為了消除軸承在運輸過程中的游隙，采用的橫梁式結構的軸承防護運輸工裝，固定安裝在機座和轉子法蘭盤，通過螺栓預緊力將轉子連同轉軸和軸承內圈提起一定高度，軸承底部再安裝固定一個托盤，二者結構相輔相成，托起轉子、轉軸、空心軸等部件，目的是消除軸承在運輸過程的游隙值，有效避免運輸過程的往復沖擊形成軸承壓痕。但是此結構方案的工裝生產制造成本較高，批量化的發電機生產和運輸，無疑是一筆不小的投入。

三、全新的軸承防護解決方案

為了進一步降低工裝制造成本，開始研究全新結構的降本版軸承防護運輸方案，如圖2 所示。半直驅風力發電機的運輸狀態是立式放置，軸承的軸向游隙已經消除，但是未固定情況下在運輸過程上下顛簸則還會造成滾子和滾道面的頻繁往復摩擦和沖擊，形成軸承壓痕，所以全新盤式的軸承防護工裝的作用就是順勢而為，在發電機立式放置狀態下，通過安裝盤式軸承防護工裝，螺栓力矩緊固形成預拉緊力，形成向下拉的趨勢，即使是在顛簸路況下也能有效鎖緊，可有效抑制轉子上下振動。而且全新結構的軸承防護運輸工裝還設置有內外止口，與產品的轉軸和定軸的止口配合，螺栓緊固后的摩擦力將定軸和轉軸固定為整體，極大地削減了運輸過程中前后方向的頻繁啟停造成的前后方向的沖擊力，減輕了對軸承的損傷。通過向下預拉結構和內外凸臺止口的結構設計，有效地鎖緊轉軸，消除垂直上下方向和運輸過程前后左右方向的間隙，在運輸過程中防護軸承。

將2 臺裝有全新結構的降本版軸承防護運輸工裝的由西安發出，經1824km長途汽車運至廣東陽江，然后進行軸承拆解，發現表面無肉眼可見的軸承運輸損傷壓痕，使用壓痕深度檢測儀對軸承的滾道面進行檢測，也未見滾道面有異常，證明新工裝可有效防護發電機軸承。

全新結構的軸承防護運輸工裝經過重新核價，相較于我司之前發電機發運軸承防護工裝的采購成本降低了84.6%，大幅降低了工裝投入成本。

四、結語

通過此次驗證，軸承拆解后檢測合格，軸承拆解檢查效果達到驗收標準，全新結構的軸承防護運輸工裝成效顯著，工裝結構設計合理，對軸承的防護效果相比之前傳統結構有了進一步的提升。對比同行業其他廠家軸承防護運輸方案，我司是行業的領跑者，軸承防護運輸方案有著多項的改革技術創新。此結構方案在降低工裝成本上有了顯著收益，為了后期大批量電機生產運輸提供了堅實的技術支撐。

總結得出，全新結構的軸承防護運輸工裝可實現更有效的軸承防護，能夠滿足我司所有半直驅風力發電機的軸承的運輸防護，可推廣性高，工裝制造成本低，結構簡單，拆裝快捷。運輸過程可靠安全，延長軸承使用壽命，降低公司工裝費用投入。我司全新結構的軸承防護運輸工裝已在申請國家專利。