風電齒輪箱高速軸軸承振動的應用分析

趙鑫

摘要：為從根本上提升風力資源利用率，有序開展風力發電工作，需要加強風電齒輪箱高速軸研究工作，結合風電齒輪箱運行要求，選擇更加適宜的高速軸軸承，控制高速軸軸承異常振動問題發生幾率。本文就針對此，分析風電齒輪箱高速軸承布置結構，對高速軸承振動情況進行試驗分析，確保高速軸軸承平穩運行。

關鍵詞：風電齒輪箱;高速軸軸承振動;應用

前言：在風力發電過程中，風電齒輪運行水平可直接影響到風力發電質量與效率，確保發電工作有序開展。由于風電齒輪箱運行環境較為復雜，因此需要細致研究風電齒輪箱高速軸軸承振動問題，結合軸承設計規范，優化風電齒輪箱高速軸承運行結構，從根本上延長風電齒輪箱運行壽命以及運行可靠性。

1、概述風電齒輪箱高速軸軸承

風電齒輪箱作為風力發電設備的重要機械傳動部件，需要借助風力作用產生動力，并且將該動力轉化為電力資源。為從根本上保障發電質量與發電效率，需要對風電齒輪箱運行情況進行嚴格管控[1]。具體來說，在維護風電齒輪箱期間，應當將風電齒輪箱實際運行過程中的振動頻率控制在規定范圍之內。現階段風電齒輪箱高速軸更多時用圓錐滾子軸承，該軸承在使用期間，經常會導致風電齒輪箱振動超標問題，嚴重影響到風電齒輪箱運行質量與運行壽命。

在風力發電機組內，風力齒輪箱是重要的機械部件，可以在風力作用下，將所產生的動力轉化給發電機，并且帶動發電機運行。在通常情況下，發電機機組風輪轉速較慢，達不到發電機發電要求，借助齒輪箱齒輪的增速作用實現。依照發電機機組總體布置要求，需要交風輪傳動軸與齒輪箱緊密結合在一起。為從根本上控制機組的制動能力，需要在風電齒輪箱輸入或輸出端設置剎車裝置。由于風電齒輪箱經常安裝在惡劣環境下，因此在實際運行過程中經常會受到無規律變向的風力作用以及攻擊，導致風電齒輪箱在實際運行過程中經常會出現振動異常問題，嚴重影響到了地區風力發電水平[2]。不僅如此，因為風電齒輪箱經常被安裝在狹小的空間內部，后期修復難度較大，因此對風電齒輪箱運行壽命以及運行過程中的可靠性提出了更高要求，需要相關管理部門加強風電齒輪箱運行管理工作，注重對風電齒輪箱以及高速軸軸承運行過程中出現的異常振動問題進行深入分析，發現存在于風電齒輪箱高速軸軸承振動問題的影響因素，通過對高速軸軸承進行測試研究，設置高速軸軸承控制點，保證風電齒輪箱實際運行水平。

風電齒輪箱高速軸軸承主要采用圓柱滾子軸承為主，一套圓柱滾子軸承需要配備相應的軸承支撐架。為從根本上分析出導致風電齒輪箱高速軸軸承異常振動問題，需要在軸承支撐架處安裝相關測試設備，確保所獲得的高速軸軸承振動數據可靠。

2、風電齒輪箱高速軸軸承振動測試

要求對安裝后的風電齒輪箱高速軸軸承振動進行測試，在測試前應當在風電齒輪箱軸承以及齒輪上安裝加速度傳感器，要求加速度傳感器安裝在高速軸軸承制作處。

在實際測試中發現，風電齒輪箱高速軸軸承存在振動異常問題，為分析出高速周軸承振動問題對風電齒輪箱運行性能造成的各類影響，需要在兩個風電齒輪箱上分別安裝不同品牌的高速軸軸承，軸承其他配置相同。

通過實驗結果發現，風電齒輪箱高速軸軸承在2000 k w負載下的振動值超出荷載要求。需要對該高速軸軸承運行期間存在的各類問題進行深入分析。

3、風電齒輪箱高速軸軸承振動問題分析

3.1高速軸軸承外觀檢查

為做好風電齒輪箱高速軸軸承振動問題研究工作，確保高速軸軸承能夠在提升風電齒輪箱運行水平中發揮出重要作用，需要對高速軸軸承外觀進行細致檢查[3]。針對風速齒輪箱高速軸軸承出現的振動超標問題，注重觀察高速軸軸承內圈、外圈、保持架以及滾子等零件表面是否存在異常磨損現象，確保所制定出的振動問題解決方案能夠更好解決高速軸軸承運行問題。

3.2高速軸軸承故障頻率

注重對風電齒輪箱高速軸軸承故障頻率進行分析，確保高速軸軸承振動異常問題的原因能夠被及時發現。計算出高速軸軸承各零件固有頻率，及時發現造成振動異常問題的高速軸承部件。

3.3高速軸軸承振動結果分析

通過對風電齒輪箱高速軸軸承振動問題進行試驗研究，發現使用圓錐滾子軸承更加容易出現振動異常問題。使用動普平分析法，對高速軸軸同振動數據進行計算。

在高速軸軸承振動幅度小于3000Hz的情況下，不同品牌的風電齒輪箱高速軸軸承振動頻率沒有發生明顯差距。在高速軸軸承振動幅度大于3000Hz的情況下，風電齒輪箱高速軸軸承振動幅度發生明顯變化。經過實際驗證發現，風電齒輪箱高速軸軸承滾子故障特征頻率得22倍為3234Hz。但由于滾子的圓波率較差，在出現振動異常的情況時，極有可能是由于滾子第22～44波紋度影響。

在進一步檢測高速軸軸承過程中，發現高速軸軸承滾子波溫度表現異常。在風力發電機組正常運行的情況下，風電齒輪箱需要高速運轉，高速軸軸承內部滾子也會高速振動，造成高速軸軸承出現振動異常情況。

4、風電齒輪箱高速軸軸承振動問題解決措施

通過研究不同品牌的風電齒輪箱高速軸軸承振動問題發現，導致風電齒輪箱異常問題的原因主要與高速軸軸承振動問題有關。高速軸軸承內部滾子波紋度對軸承振動影響十分大，因此需要在風電齒輪箱運行前準備工作中對滾子進行研磨處理，對高速軸軸承滾子波溫度進行精準控制，從根本上保證軸承使用性能，延長風電齒輪箱運行壽命。

總結：總而言之，為確保風電齒輪箱高速軸軸承能夠在實際應用過程中充分發揮應有優勢，需要對高速軸軸承振動問題進行細致分析，采用更加先進的軟件，計算出高速軸軸承振動問題參數數據，從根本上延長軸承使用壽命。

參考文獻：

[1]江國乾. 基于排序模式分析與深度學習的風電設備故障診斷方法研究[D].燕山大學，2017.

[2]譚博文. 風電機組齒輪箱高速軸端滾動軸承漏電流故障研究[D].南京理工大學，2017.

[3]曾承志. 大型雙饋風電機組傳動系統故障診斷與故障失效預測技術研究[D].沈陽工業大學，2016.