半直驅風力發電機防軸竄技術優化和驗證

高建泰 劉溢泉

（西安中車永電捷力風能有限公司,陜西 西安 710016）

隨著風電浪潮加速市場擴展，我司半直驅風力發電機也在緊跟市場需求一直在不斷的研究設計和制造風力發電機，到目前為止已經取得了階段性成就，但是隨著制造的風力發電機的功率、體積和質量越來越大，發電機軸承在運輸過程中容易造成發電機軸承壓痕。分析其主要原因主要歸因于軸承游隙的在運輸過程中晃動沖擊造成軸承損傷，特別是未采取完全有效的軸承防護方案。導致軸承損傷難以得到客戶認可，所以軸承運輸防護問題變成了制約我司擴展市場的瓶頸技術。因此，為了有效解決發電機運輸軸承防護質量問題，就必須從根本解決軸承運輸過程中防軸竄難題，設計一套專用軸承防護運輸工藝裝備，驗證工藝裝備對軸承防護的可靠性以及安裝方法的有效性。

一、傳統發電機發運方案存在的問題

隨著風電行業的快速崛起，風力發電機制造行業如火如荼，但是風力發電機的路途運輸對軸承的產生的偽壓痕問題日益顯現。這種問題會影響發電機軸承的壽命，而且會造成發電機振動異常和運行噪音。

軸承偽壓痕指的是運輸過程中等軸承在停轉時的振動和擺動造成磨損有所發展,產生類似布氏壓痕的印痕。

拆解檢查兩臺半直驅風力發電機的軸承，一臺未安裝任何防止軸承竄動的工藝裝備，第二臺安裝了防止軸承竄動的工藝裝備。運輸后進行拆解檢查軸承狀態。未安裝防止軸承竄動工藝裝備的軸承滾道面產生較為明顯的壓痕；安裝了防止軸承竄動工藝裝備的軸承也產生了壓痕，但是相較第一種不為明顯。所以，安裝防止軸承竄動工藝裝備對發電機運輸過程中軸承的防護具有一定的作用，但依據目前情況還不能達到合格的軸承防護效果，所以還需要對防止軸承竄動的工藝裝備結構做進一步的研究和優化設計。

二、新型防軸竄結構設計

因圓柱滾子軸承和深溝球軸承都有游隙的存在，而游隙也是在運輸過程中轉子和軸承內圈晃動的沖擊造成軸承壓痕損傷的根源。所以設計工藝裝備的原理必須要消除軸承在運輸過程中的軸承游隙。針對我司現有的防軸竄進行技術創新，自主設計專用于大功率半直驅風力發電機的一種新型發運防軸竄結構裝置。通過安裝此套工藝裝備，消除在運輸過程中軸承的軸向游隙，減少振動沖擊。保證在運輸過程中的即使是顛簸路況下軸承內圈和外圈無相對振動、沖擊、碰撞等現象，保證軸承的質量。

重新設計后的新型防軸竄工藝裝備示意圖如圖1。防軸竄工藝裝備主要包含兩部分，防軸竄裝置和發運托盤。

圖1 新型防軸竄工藝裝備結構示意圖

具體設計方案如下：梁式結構的防軸竄裝置橫梁端安裝固定在發電機機座上，防軸竄裝置底部的法蘭盤和發電機轉子的法蘭盤連接固定，將轉子提起一定高度值。底部安裝發運托盤工藝裝備，將轉子連同轉軸和軸承內圈托起。防止運輸過程轉子和轉軸上下顛簸造成軸承沖擊。

其中防軸竄裝置相較于傳統安裝模式進行創新。經分析，發電機的轉子等部件在運輸車輛頻繁啟停，所以運輸前后方向的沖擊量最大，也極易造成壓痕。所以對梁式防軸竄裝置的安裝位置進行調整，由原來橫著安裝更改為豎向安裝，即防軸竄裝置梁的方向與車輛運輸方向一致，結構穩定性更強，降低了對軸承前后沖擊力。將這種方法稱之為“豎裝豎發”，是我司獨創的一種優化發運方法。

圖2 “豎裝豎發”方法示意

三、防軸竄結構實施驗證

安裝新型防軸竄工藝裝備的發電機實施效果驗證。按照工藝規程的要求和方法安裝防軸竄工藝裝備。實物裝配圖如圖3所示。

圖3 新型防軸竄工藝裝備圖

運輸到用戶場地后，拆出軸承裝配和分離軸承，將圓柱滾子軸承的內圈和滾珠上的油膜擦拭干凈，檢測圓柱滾子軸承內圈、滾柱等皆光潔無暇。測量軸承表面，沒有大于1μm的壓痕或其它缺陷，滿足客戶質量要求的軸承驗收標準（深度≯5μm）。通過質量驗收，完成整機裝配，再進行發電機試驗，噪音檢測和振動值等檢測結果均合格。

圖4 拆解驗證軸承表面無壓痕

四、結論

通過此次驗證，軸承拆解后檢測合格，新型防軸竄工藝裝備成效顯著，“防軸竄裝置”和“發運托盤”工藝裝備結構和強度合理，能夠保證運輸過程對軸承的防護達到驗收標準。對比同行業其他廠家半直驅風力發電機軸承防護運輸方案效果更好。創新性的“豎裝豎發”方法對軸承防護起到顯著提升作用。

總結得出，新型防軸竄工藝裝備可實現更有效的軸承防護，能夠滿足我司大功率發電機的軸承的運輸防護。可靠安全，延長使用壽命，降低公司產品質量損失。我司新型防軸竄工藝裝備已在申請國家實用新型專利。