风电机组中齿轮箱轴承的探讨

  齿轮箱是连接机组主轴和发电机的传动部件,其主要功能是将主轴的低速运转输入,转化成中速或高速发电机所需的输出,是风力发电机中的重要部件之一。
  一般齿轮箱质量为十几吨至几十吨,整个机舱距地面几十米至一百多米高,一旦出现故障,不仅维修困难,而且费用也很高。随着风电机组单机功率的不断提高,在某种程度上其故障率和寿命局限成为风电发展的瓶颈。Vestas 公司就曾经一次性更换了 80 台风力发电机的齿轮箱,损失巨大; Micon 公司因几千台齿轮箱的质量问题被迫更换,导致公司破产。
  而国内、外的应用实践表明,在风电齿轮箱的所有零部件里,轴承是最薄弱的环节之一,据统计,齿轮箱故障 中 约 80% 是 由 轴 承 失 效 所致[11 -12]。双馈风电机组齿轮箱基本上都是由行星级和平行级组成。对于输入轴承,由于其转速低,导致输入轴轴承也就是行星架支承轴承的油膜形成往往比较难。常见的行星架轴承失效的原因主要是当刹车或是其他出现轴向载荷交替变换方向的工况时,主轴及其后面连接的行星架在轴向可能会有窜动,如果窜动量足够大,则对圆柱滚子轴承会造成冲击。而且,由于内齿圈和齿轮箱箱体是连成一体的,所以行星轮和行星架一起轴向窜动还会对行星轮造成齿面磨损。
  行星轮轴承失效的原因主要是因为轴承外圈和行星轮内孔之间过盈配合量不足,或是由于齿轮变形而使两者接触面积减少的情况下,会出现外圈跑圈和磨损。高速轴轴承失效的原因主要是因为圆柱滚子轴承及四点接触球轴承组合在高速级的应用中较为常见,在高速和低载的情况下,圆柱滚子轴承容易出现滚子打滑和滚道滑伤,而球轴承可能会出现滑伤和微剥落的损伤[13]。
  发电机轴承与通常发电机组的轴承相比,除了要承受变速和变负载外,没有大的不同,不再单独论述。


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