试论双馈风电机组发电机轴承维护

倪江涛

摘要：双馈风力发电机组在长期的运行过程中，因地理条件、气候环境、设备老化等因素的影响，导致运行效率低下。双馈风力发电机组在风力发电中被普遍应用，发电机轴承作为关键部件，在长期使用过程中，由于维护不到位，会引起多种故障，比较常见的有磨损、电蚀、变形、剥落等，这些问题需要在日常维护中多加注意，针对发电机出现故障的原因，采取相应的有效处理措施，实时掌握轴承的运行状况，及早发现轴承故障的征兆，在故障的发展初期，及时的进行维护，保证双馈风力发电机组处于稳定的运行状态。

关键词：双馈风电机;电机组;发电机轴承

风力发电作为可再生的清洁能源，很好的缓解了我国能源紧张状况，我国大力开发风力资源，将风力资源转化为人们需要的电能，创造了巨大的经济价值，也保护了生态环境。为了保证风力发电机组长期稳定的运行，需要对发电机组进行必要的日常维护，尤其是耗损较大的轴承，轴承在发电机中长期处于滚动状态，极易发生故障，在风力发电机组日常维护中，着重检测轴承的各个零件，判断轴承的工作状态，及时排除轴承的潜在隐患。

一、双馈风电机组发电机轴承常见的故障

1、疲劳剥落

风电发电机处于长时间的运行状态，发电机轴承长期超负荷运行，在滚动过程中，与内外圈之间进行相对运动，会使接触表面发生疲劳点蚀问题，最后导致轴承接触面的金属剥落。发生疲劳剥落的主要原因是轴承持续性疲劳滚动，在交变应力的作用下，轴承表面金属呈片状剥落，形成这个问题的根本原因是润滑不良，或者是轴承与接触构件应力集中，造成金属的剥落，金属碎片掉至轴承滚道上，将进一步扩大轴承的受损程度，会出现非常明显的冲击信号，发展下去会出现噪音和设备发热问题。

2、磨损、擦伤

发电机轴承构件内部进入异物，或者是轴承长时间的滚动，都会引起轴承的磨损，轴承安装不够准确，润滑操作不当，也会引起轴承的磨损和擦伤，如果没有及时的维护，受损面积将会扩大，增加轴承滚动体和内外圈之间的缝隙，影响轴承的滚动精度，会发出噪音，出现振动的状况。

3、断裂、变形

如果轴承的滚道表面出现了划痕和压痕，会引起轴承出现冲击载荷，对破损位置造成进一步的损害，导致划伤构件表面金属剥离，由此会引起轴承塑性变形;当轴承构件受到过大应力的作用，超过本身材料的承受范围，会使轴承内部或表面出现断裂，产生裂纹的原因有很多种，第一，轴承长期处于过载的工作状态;第二，本身质量问题，使用的材料质量不过关;第三，热处理问题;第四，轴承安装不合理，轴承和主轴之间装配过盈。

4、电蚀、腐蚀

当发电机中的无绝缘体被高压击穿时，形成击穿电流，引起轴承滚道或者是接触点出现电火花，电火花在轴承上产生了电蚀损伤，如果轴承密封不够严密，会有水或者是异物进入轴承内部，与轴承金属材料发生化学反应，形成化学腐蚀。

5、压痕

轴承在过载运行时，轴承滚动体和内外圈接触表面会发生塑性形变，在接触表面产生麻点坑洼，发电机最直接的表现是剧烈的震动，发出噪音。有异物进入也会引起轴承接触面的压痕问题。

二、双馈风电机组发电机轴承维护

1、调整风电机组加油方式

风电机组一般处于偏远的地理位置，气候条件相对恶劣，在潮湿、高温、低温的环境中，致使风电机组出现故障的可能性较高，由于轴承排油孔设置問题，会引起轴承的润滑不当，导致轴承失效。在轴承日常维护中，除了要遵守风机维护手册，还要根据实际情况进行加油量和加油次数的调整，在风机维护手册中，对轴承加油制定了标准，手册中要求每6 个月，加油75g，但在实际的轴承维护工作中发现，被损坏轴承的润滑状况不好，滚子和滚槽表面润滑效果差，有些干涩，达不到手册中的润滑标准，在加油过程中，使用手动黄油枪加注，75g的润滑油，加注了2 分钟，在加油过程中，维护人员关闭发电机，或者是让轴承低速运转，润滑油加注的时间过短，而且加注量不够，没有均匀的分布到轴承滚子和滚子槽道表面，轴承的润滑状况没有完全得到改善。维护人员已经遵照风机维护手册进行加油维护，但是轴承润滑状况没有明显的改善，经过长时间的滚动，润滑失效，导致轴承磨损。所以要对加油方式进行调整，调整加油间隔，改为每3个月加油1 次，每次加油150g，在加油时，开启发电机，加注时间调整为3分钟，通过加油方式的调整，使轴承得到足够的润滑油，解决润滑油失效故障。

2、碳刷日常维护措施

风电机组在维护过程中，会使用碳刷清除碳粉，风电场使用的碳刷品牌有好几种，在进行维护时，一台发电机会使用不同品牌的碳刷，对集电环进行清理，由于碳刷品牌的不同，在集电环表面形成的碳刷磨损不均，但是碳粉必须要定期清理，如果碳粉堆积过多，会威胁到轴承的使用安全，碳粉会从细缝落到轴承表面，或者是内部滚道，所以要使用同一品牌的碳刷，清理集电环，要求维护人员定期清理风电机组，尤其是集电环室下的通风口，务必要清理干净，清除风电机组的碳粉，防止碳粉引起轴承失效。

3、使用绝缘轴承

发电机在出厂时，配有两个轴承，一个进行了绝缘处理，在轴承内圈和轴承接触点，都使用了绝缘介质，也就是绝缘轴承;另一个是非绝缘轴承，使用的是端盖结构，在实际使用过程中，存在感应电流，容易产生电蚀问题，电流会对轴承的润滑脂、滚动体、管道都会造成电腐蚀的伤害，不利于轴承的正常运行，所以在更换轴承时，一定要使用绝缘轴承，防止非绝缘轴承的电流危害。

4、规范化轴承更换

风电机组使用的是深沟球轴承，使用的装配方法有两种，一种是过盈配合，另一种是加热装配，在轴承更换时，维护人员没有按照操作标准进行更换，直接把轴承放在液压站油中，然后使用电磁炉加热，维护人员不能准确的判断出轴承温度，温度控制不力，导致轴承加热不均，轴承内部还存在液压油的残留，影响到轴承的润滑效果，如果加热的温度过高，会降低轴承的硬度，减少轴承的使用寿命，极易发生磨损和剥落。所以要规范化轴承更换操作，使用专业的轴承加热器，将轴承准确的放置到加热器上，加热温度不可超过120℃，尽量避免再次加热，要一次加热更换完毕。

5、接地系统改进措施

风电机组使用的是双馈式异步发电机，转子需要的电力，是由变频器IGBT提供，保证了发电机的电能质量。轴承在转动的过程中，会有静电放电问题，以及发电机磁场的不对称，使发电机的轴承产生电流，这些电流通过集电环上的接地碳刷导入大地。轴承长时间的运行，一直有电流的产生，增加电腐蚀发生的概率，集电环上的碳刷只是单一的接地，碳刷表面有碳粉，以及运行过程中产生的磨损，会导致碳刷的接地不良，轴承中的电流不能快速的导入大地，失去了电腐蚀的防范作用。要改进轴承的接地系统，在齿轮箱侧的轴承上，安装转轴接地，使轴承具有了两组接地系统，两组同时接地，加快电流导入大地的速度，将转子中的电流排除，实现轴承电腐蚀的安全防护。

三、结语

引起发电机轴承故障的原因较多，作为发电机内部的重要部件，发生故障后，会影响到发电机组的正常运行，引起故障的原因可以总结为润滑失效、过载运行、安装拆卸问题、密封不严、电蚀等，在风电厂的日常工作中，需要对发电机轴承进行定期的维护，根据引起故障的原因，采取相应的维护措施，保证风电机组的高质量运行。

参考文献：

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