滑动轴承在风力发电齿轮箱中的应用

吉科峰

（太原重工股份有限公司， 山西 太原 030024）

生产实践·应用技术

滑动轴承在风力发电齿轮箱中的应用

吉科峰

（太原重工股份有限公司， 山西 太原 030024）

通过对滑动轴承和滚动轴承的特点分析，将滑动轴承运用到风力发电齿轮箱中，通过风电齿轮箱安装滑动轴承后对实际运行数据统计，说明在风电齿轮箱中运用滑动轴承有非常大的优势。

风力发电机组 齿轮箱 滑动轴承

随着世界经济的快速发展，能源紧张和环境问题凸现，很多国家加大了对环保新能源的开发利用力度，风能作为一种能源储量丰富和具有广阔市场前景的绿色新能源，越来越受到世界的重视。

1 滑动轴承和滚动轴承的特点

风电增速齿轮箱是风力发电机组主要关键部件之一，它布置在风轮和发电机之间，将风轮动力传递给发电机发电，同时将风轮输入的很低的转速转变为满足发电机所需的转速。它安装在距地面几十米高塔架之上狭小的机舱内，其本身的体积和质量将会直接对风机造成较大的影响，因此，风电齿轮箱以追求高可靠性、最小体积、最小重量为目标。

在风电增速齿轮箱中，轴承是重要的零件，其发生故障的比例较大，其失效常常会引起齿轮箱灾难性的破坏，同时轴承在齿轮箱中的价值较高的部件。

目前风电齿轮箱中轴承使用的位置和型式见图1。

图1 电齿轮箱中轴承使用的位置

滚动轴承具有尺寸标准化、选型方便、质量稳定、互换性好的优点，所以在风电齿轮箱中大量使用。

风电齿轮箱要求可靠性高、运转时间长（20～25年）、运转平稳、噪声低、体积小和质量轻，同时使用寿命期内不能更换（因为更换费用太高，更换费用比1台齿轮箱价值还高）。

滚动轴承存在着使用寿命有限、体积大的缺点，所以不能更好地满足风电齿轮箱的要求，而滑动轴承具有以下特点：

1）只要润滑充分，滑动轴承的寿命可以达到无限寿命。

2）径向滑动轴承径向尺寸小，能够减小轴承所占的空间。

3）由于滑动轴承与轴之间为润滑油膜，能承受冲击和振动载荷，因此，运转平稳，噪音低。

4）相对滚动轴承来讲，产品成本低，制造周期短。5）结构简单，装拆方便。

所以风电齿轮箱采用滑动轴承，可以使齿轮箱使用寿命提高，增加齿轮箱的可靠性，同时减小齿轮箱体积、降低齿轮箱质量，使齿轮箱更好地满足风力发电机组的要求。

2 风电齿轮箱安装滑动轴承后实际运行情况

滑动轴承在风电齿轮箱中应运实例见下页图2。

齿轮箱采用滑动轴承，选择滑动轴承计算时，滑动轴承安全系数选取大于滑动轴承的安全系数，滑动轴承设计比压小于5 MPa。但由于滑动轴承的接触面积远大于滚动轴承，所以滑动轴承的径向尺寸小于滚动轴承。

图2 滑动轴承在风电齿轮箱中的应运

齿轮箱中的滑动轴承主要由油腔、油槽、油孔、测温孔组成，滑动轴承的大小由轴承的受力决定，滑动轴承的双油腔设计完全满足齿轮箱正反双向运转，轴承两端面设计油槽，用来承受轴向力。

如图2所示选用滑动轴承极大地减小了轴承的尺寸，同时降低了轴承座的尺寸，使齿轮箱的直径缩小，减小了齿轮箱的体积，降低了齿轮箱的质量，使齿轮箱更加适合风力发电机组。

在风电齿轮箱中使用的滑动轴承见图3。

应用滑动轴承的风电齿轮箱在测试台测试见图4。

齿轮箱在全功率测试中，齿轮箱达到热平衡时滑动轴承温升10～15℃，滑动轴承温度小于60℃。

安装滑动轴承的风电齿轮箱已运行了5年，齿轮箱运转平稳，运行期间滑动轴承温度小于60℃，很好的满足风力发电机组的运行。

图3 在风电齿轮箱中使用的滑动轴承

图4 滑动轴承的风电齿轮箱在测试台测试

3 结语

通过测试台满功率实验和在风场长时间的实际运行显示，滑动轴承在风电齿轮箱中的应用，提高了齿轮箱的运行可靠性，降低了齿轮箱的尺寸和质量，使齿轮箱更加适合风力发电机组。

目前风力发电齿轮箱多选用滚动轴承，但随着风力发电机组的功率不断加大，齿轮箱的体积和质量不断增加，采用滑动轴承形式的风电齿轮箱将会显示出更大的优势。

（编辑：苗运平）

Application of Sliding Bearings in Wind Power Gearbox

JI Kefeng
（Taiyuan Heavy Industry Co.,Ltd.,Taiyuan Shanxi 030024）

Through the analysis of the characteristics of sliding bearing and rolling bearing,sliding bearing is applied in wind power gearbox.The actual operating data of sliding bearing in wind power gearbox suggests that it has advantage to apply sliding bearings in wind power gearbox.

wind turbine,gear box,sliding bearing

TM614

A

1672-1152（2017）03-0116-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.03.47

2017-04-18

吉科峰（1980—），男，山西天镇人，2003年毕业于华北工学院机械设计制造及自动化专业，学士学位，工程师，现就职于太原重工齿轮传动分公司。