試論雙饋風電機組發電機軸承維護

倪江濤

摘要：雙饋風力發電機組在長期的運行過程中，因地理條件、氣候環境、設備老化等因素的影響，導致運行效率低下。雙饋風力發電機組在風力發電中被普遍應用，發電機軸承作為關鍵部件，在長期使用過程中，由于維護不到位，會引起多種故障，比較常見的有磨損、電蝕、變形、剝落等，這些問題需要在日常維護中多加注意，針對發電機出現故障的原因，采取相應的有效處理措施，實時掌握軸承的運行狀況，及早發現軸承故障的征兆，在故障的發展初期，及時的進行維護，保證雙饋風力發電機組處于穩定的運行狀態。

關鍵詞：雙饋風電機;電機組;發電機軸承

風力發電作為可再生的清潔能源，很好的緩解了我國能源緊張狀況，我國大力開發風力資源，將風力資源轉化為人們需要的電能，創造了巨大的經濟價值，也保護了生態環境。為了保證風力發電機組長期穩定的運行，需要對發電機組進行必要的日常維護，尤其是耗損較大的軸承，軸承在發電機中長期處于滾動狀態，極易發生故障，在風力發電機組日常維護中，著重檢測軸承的各個零件，判斷軸承的工作狀態，及時排除軸承的潛在隱患。

一、雙饋風電機組發電機軸承常見的故障

1、疲勞剝落

風電發電機處于長時間的運行狀態，發電機軸承長期超負荷運行，在滾動過程中，與內外圈之間進行相對運動，會使接觸表面發生疲勞點蝕問題，最后導致軸承接觸面的金屬剝落。發生疲勞剝落的主要原因是軸承持續性疲勞滾動，在交變應力的作用下，軸承表面金屬呈片狀剝落，形成這個問題的根本原因是潤滑不良，或者是軸承與接觸構件應力集中，造成金屬的剝落，金屬碎片掉至軸承滾道上，將進一步擴大軸承的受損程度，會出現非常明顯的沖擊信號，發展下去會出現噪音和設備發熱問題。

2、磨損、擦傷

發電機軸承構件內部進入異物，或者是軸承長時間的滾動，都會引起軸承的磨損，軸承安裝不夠準確，潤滑操作不當，也會引起軸承的磨損和擦傷，如果沒有及時的維護，受損面積將會擴大，增加軸承滾動體和內外圈之間的縫隙，影響軸承的滾動精度，會發出噪音，出現振動的狀況。

3、斷裂、變形

如果軸承的滾道表面出現了劃痕和壓痕，會引起軸承出現沖擊載荷，對破損位置造成進一步的損害，導致劃傷構件表面金屬剝離，由此會引起軸承塑性變形;當軸承構件受到過大應力的作用，超過本身材料的承受范圍，會使軸承內部或表面出現斷裂，產生裂紋的原因有很多種，第一，軸承長期處于過載的工作狀態;第二，本身質量問題，使用的材料質量不過關;第三，熱處理問題;第四，軸承安裝不合理，軸承和主軸之間裝配過盈。

4、電蝕、腐蝕

當發電機中的無絕緣體被高壓擊穿時，形成擊穿電流，引起軸承滾道或者是接觸點出現電火花，電火花在軸承上產生了電蝕損傷，如果軸承密封不夠嚴密，會有水或者是異物進入軸承內部，與軸承金屬材料發生化學反應，形成化學腐蝕。

5、壓痕

軸承在過載運行時，軸承滾動體和內外圈接觸表面會發生塑性形變，在接觸表面產生麻點坑洼，發電機最直接的表現是劇烈的震動，發出噪音。有異物進入也會引起軸承接觸面的壓痕問題。

二、雙饋風電機組發電機軸承維護

1、調整風電機組加油方式

風電機組一般處于偏遠的地理位置，氣候條件相對惡劣，在潮濕、高溫、低溫的環境中，致使風電機組出現故障的可能性較高，由于軸承排油孔設置問題，會引起軸承的潤滑不當，導致軸承失效。在軸承日常維護中，除了要遵守風機維護手冊，還要根據實際情況進行加油量和加油次數的調整，在風機維護手冊中，對軸承加油制定了標準，手冊中要求每6 個月，加油75g，但在實際的軸承維護工作中發現，被損壞軸承的潤滑狀況不好，滾子和滾槽表面潤滑效果差，有些干澀，達不到手冊中的潤滑標準，在加油過程中，使用手動黃油槍加注，75g的潤滑油，加注了2 分鐘，在加油過程中，維護人員關閉發電機，或者是讓軸承低速運轉，潤滑油加注的時間過短，而且加注量不夠，沒有均勻的分布到軸承滾子和滾子槽道表面，軸承的潤滑狀況沒有完全得到改善。維護人員已經遵照風機維護手冊進行加油維護，但是軸承潤滑狀況沒有明顯的改善，經過長時間的滾動，潤滑失效，導致軸承磨損。所以要對加油方式進行調整，調整加油間隔，改為每3個月加油1 次，每次加油150g，在加油時，開啟發電機，加注時間調整為3分鐘，通過加油方式的調整，使軸承得到足夠的潤滑油，解決潤滑油失效故障。

2、碳刷日常維護措施

風電機組在維護過程中，會使用碳刷清除碳粉，風電場使用的碳刷品牌有好幾種，在進行維護時，一臺發電機會使用不同品牌的碳刷，對集電環進行清理，由于碳刷品牌的不同，在集電環表面形成的碳刷磨損不均，但是碳粉必須要定期清理，如果碳粉堆積過多，會威脅到軸承的使用安全，碳粉會從細縫落到軸承表面，或者是內部滾道，所以要使用同一品牌的碳刷，清理集電環，要求維護人員定期清理風電機組，尤其是集電環室下的通風口，務必要清理干凈，清除風電機組的碳粉，防止碳粉引起軸承失效。

3、使用絕緣軸承

發電機在出廠時，配有兩個軸承，一個進行了絕緣處理，在軸承內圈和軸承接觸點，都使用了絕緣介質，也就是絕緣軸承;另一個是非絕緣軸承，使用的是端蓋結構，在實際使用過程中，存在感應電流，容易產生電蝕問題，電流會對軸承的潤滑脂、滾動體、管道都會造成電腐蝕的傷害，不利于軸承的正常運行，所以在更換軸承時，一定要使用絕緣軸承，防止非絕緣軸承的電流危害。

4、規范化軸承更換

風電機組使用的是深溝球軸承，使用的裝配方法有兩種，一種是過盈配合，另一種是加熱裝配，在軸承更換時，維護人員沒有按照操作標準進行更換，直接把軸承放在液壓站油中，然后使用電磁爐加熱，維護人員不能準確的判斷出軸承溫度，溫度控制不力，導致軸承加熱不均，軸承內部還存在液壓油的殘留，影響到軸承的潤滑效果，如果加熱的溫度過高，會降低軸承的硬度，減少軸承的使用壽命，極易發生磨損和剝落。所以要規范化軸承更換操作，使用專業的軸承加熱器，將軸承準確的放置到加熱器上，加熱溫度不可超過120℃，盡量避免再次加熱，要一次加熱更換完畢。

5、接地系統改進措施

風電機組使用的是雙饋式異步發電機，轉子需要的電力，是由變頻器IGBT提供，保證了發電機的電能質量。軸承在轉動的過程中，會有靜電放電問題，以及發電機磁場的不對稱，使發電機的軸承產生電流，這些電流通過集電環上的接地碳刷導入大地。軸承長時間的運行，一直有電流的產生，增加電腐蝕發生的概率，集電環上的碳刷只是單一的接地，碳刷表面有碳粉，以及運行過程中產生的磨損，會導致碳刷的接地不良，軸承中的電流不能快速的導入大地，失去了電腐蝕的防范作用。要改進軸承的接地系統，在齒輪箱側的軸承上，安裝轉軸接地，使軸承具有了兩組接地系統，兩組同時接地，加快電流導入大地的速度，將轉子中的電流排除，實現軸承電腐蝕的安全防護。

三、結語

引起發電機軸承故障的原因較多，作為發電機內部的重要部件，發生故障后，會影響到發電機組的正常運行，引起故障的原因可以總結為潤滑失效、過載運行、安裝拆卸問題、密封不嚴、電蝕等，在風電廠的日常工作中，需要對發電機軸承進行定期的維護，根據引起故障的原因，采取相應的維護措施，保證風電機組的高質量運行。

參考文獻：

[1]?? 史記.淺談雙饋風電機組發電機軸承維護[J].中國新技術新產品，2018，（6）：76-77.

[2]?? 趙鐵印.雙饋式風力發電機組發電機滾動軸承狀態監測及故障診斷方法的分析[J].科技風，2018，（19）：195-195.

[3]?? 張銘繼，米興社.雙饋風力發電機軸承振動加速度超差原因及對策分析[J].風能，2018（7）：94-96.