金风750 kW 风电机组主轴测温系统

马建国，陈朝春，苏 俊，王 超

（新疆龙源风力发电有限公司，新疆乌鲁木齐 830054）

0 引言

随着风力发电机组的制造技术水平发展，风电机组运行稳定性不断提高，由于小型风电机组由于早期设计缺陷，造成机组运行稳定性差，极易发生事故，这就需要现场运维人员不断发现、总结、处理缺陷，不断优化机组的运行性能。2018 年新疆白杨河某风电场金风750 kW 机组主轴轴承在运行过程中发生失效，由于主轴没有安装温度检测回路，最终导致机组发生火灾，造成严重的经济损失，为保证机组安全稳定运行，对主轴安装温度检测回路显得尤为重要。

1 金风750 kW 机组主轴结构与维护内容

1.1 主轴结构

金风750 kW 机组采用“两点支撑”主轴系统结构（图1），此种设计方式齿轮箱输入轴作为浮动端轴承，轴的偏移量是选择轴承类型的决定因素。因此在设计初期金风750 kW 风电机组主轴选择了由瑞典SKF 公司制造的SKF24084 CA 和德国FAG 公司制造的FAG24084B.MB 调心滚子轴承，此两款轴承具有两列滚子，既能承受较大的径向负荷力，亦能承受重大荷重及冲击负荷，在某种程度上能承受两个方向的轴向负荷。同时调心滚子轴承外圈滚道是球面形，鼓形滚子安装在有2 条滚道的内圈和球面外圈滚道之间，外圈滚道面的曲率中心与轴承中心一致，有良好自动调心性能，能补偿同轴度误差，在轴出现挠曲时可以自动调整，不增加轴承负担。

图1 “两点支撑”主轴系统结构

1.2 主轴维护内容

依据《金风750 kW 机组运检维护手册》及技术监督的相关内容，每年应对主轴做下列检查。

（1）定期对主轴轴承进行润滑。

（2）按照螺栓紧固力矩表紧固主轴承座与底座的连接螺栓。检查主轴承的V 形密封圈是否有裂纹和破损，如果发现应更换新的V 形密封圈。

（3）根据维护计划的要求润滑主轴承，在加注润滑脂时，主轴必需旋转。

（4）运行5 年后，打开主轴承座，将旧的油脂清洁干净，加入新的油脂。

（5）每年检查油脂的状态，打开轴承座的盖子，取出约（2～5）cm3的油脂，装入采样瓶并密封，在采样瓶上标上风机出厂编号和主轴承的编号。由专业的机构对油脂的样品进行检查，以判断油脂和轴承的状态。

（6）每年必须对机组振动数据进行采集，并由专业检测机构进行分析，判断轴承的状态。

2 存在的问题

目前的维护手段有一定的局限性，通过对油脂和振动数据的分析，能够反映一段周期内轴承的运行工况，但采样周期长、受外界干扰因素大，不能够实时反映轴承的运行工况。目前新疆地区已经出现因为主轴轴承失效，失效后轴承温度迅速升高，由于机组主轴轴承没有温度监测、报警装置，机组无法停机最终导致机组着火事故的发生。

3 主轴温度监测控制系统及原理

在主轴承处安装温度传感器，温度传感器测得主轴承温度，利用ABB 生产的型号为“CM-TCS-23S”温度监视继电器，将DIP 功能设置为“过温监视”和“双阈值”，含义为过温监测2×1c/o 输出触点，开路动作原则。当供电电源上电后，如果测量温度值正常，输出继电器保持复位状态。当测量温度值超出设定阈值38.1 ℃，输出继电器R2（预报警）动作。当测量温度值超出设定阈值48.5，输出继电器R1（报警）动作，风力机机报“环境温度PT100”故障，机组正常停机。当测量温度值下降后小于设定阈值31 减去迟滞（43.6 ℃），输出继电器R1（报警）复位，当测量温度值下降小于设定阈值32 减去迟滞（34.2 ℃），输出继电器R2（预报警）复位。温度设定范围值为（0～200）℃，用户可根据实际情况进行温度值的调整和设定，CM-TCS-23S 温度监视继电器动作逻辑、温度特性曲线。

4 实施方案

在不影响机组环境温度测量，机组能够正常监测环境温度，不需修改机组控制逻辑情况下，主轴温度监测控制系统由PT100，CM-TCS-23S 模块及环境温度检测回路等组成，实施方案实物见图2。

图2 主轴温度监测控制系统

在主轴轴承外壁安装PT100 温度传感器，连接到CM-TCS-23S 模块的温度检测接口（T1/T2/T3），进行主轴轴承温度监视，将风机原有的环境温度PT100 传感器其中一根接线串于CMTCS-23S（温度监视）模块输出端子（11/12），主要针对主轴轴承异常磨损等情况导致温升的变化做出快速响应，一旦温度上升至动作值（48.5 ℃）后，立即报出“环境温PT100”故障停机，提醒检修人员对照主轴轴承进行全面检查。

5 总结

介绍金风750 kW 风电机组主轴布置形式、维护内容、针对目前主轴无温度监控装置缺陷，研究出了设备改造方案，在不改变机组控制逻辑的情况下，对主轴轴承加装了温度传感器、温度监视器，可以有效防止因为主轴轴承失效、温度升高导致的机组火灾事故发生。本方案改造成本低、便于实施，为没有安装主轴轴承测温系统的机组提供解决方案，供参考借鉴。