風(fēng)電機(jī)組變槳軸承漏油

針對(duì)風(fēng)場(chǎng)中變槳軸承的漏油現(xiàn)象，通過(guò)漏油試驗(yàn)，對(duì)變槳軸承的漏油問(wèn)題進(jìn)行深入分析，結(jié)果證明，影響變槳軸承漏油的主要因素是填充量過(guò)多排油油路不暢以及密封件不具備補(bǔ)償軸承內(nèi)、外圈偏移量的能力。

隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，風(fēng)電機(jī)組正朝著低風(fēng)速高功率的方向發(fā)展，在功率提升的同時(shí)，風(fēng)機(jī)對(duì)各子系統(tǒng)均提出了更高的要求偏航變槳軸承作為風(fēng)電機(jī)組的核心零部件，長(zhǎng)期以來(lái)大多依賴國(guó)外進(jìn)口，近年來(lái)國(guó)內(nèi)大批優(yōu)秀的軸承廠家在風(fēng)電領(lǐng)域開(kāi)始嶄露頭角，已具備兆瓦級(jí)風(fēng)電軸承的設(shè)計(jì)研發(fā)制造以及測(cè)試能力。

變槳軸承作為變槳系統(tǒng)的關(guān)鍵，直接影響整個(gè)變槳?jiǎng)幼鞯倪B貫性穩(wěn)定性以及精準(zhǔn)度國(guó)內(nèi)外廠家均逐年加大對(duì)變槳軸承設(shè)計(jì)研發(fā)的投入力度，然而軸承的漏油問(wèn)題始終沒(méi)有得到很好解決，漏油現(xiàn)象依然頻繁出現(xiàn)考慮到潤(rùn)滑脂對(duì)軸承潤(rùn)滑的重要性以及變槳軸承高昂的拆卸成本，故對(duì)變槳軸承漏油問(wèn)題進(jìn)行分析。

變槳軸承

變槳軸承作為連接輪轂與葉片的樞紐，主要選用雙排四點(diǎn)接觸球軸承，結(jié)構(gòu)如圖1所示，其承載能力強(qiáng)回轉(zhuǎn)阻力小使用壽命長(zhǎng)，對(duì)安裝基座的要求不高，廣泛運(yùn)用于兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組。考慮到風(fēng)機(jī)所處環(huán)境較為惡劣，變槳軸承多選用雙唇式丁腈橡膠密封件(圖2)，其不僅低溫性能好扯斷強(qiáng)力大耐磨性能強(qiáng)，而且內(nèi)唇可防止油脂溢出，外唇可抵擋異物侵入，密封座可起到定位作用。潤(rùn)滑劑常采用復(fù)合鋰基潤(rùn)滑劑，其老化后為白色水狀，不會(huì)對(duì)球造成嚴(yán)重影響，而且潤(rùn)滑效果良好。

漏油現(xiàn)象

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)各大風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)多年的風(fēng)電機(jī)組不同程度的存在密封圈潤(rùn)滑脂溢出的現(xiàn)象根據(jù)漏油程度的不同，將其劃分為2種類型:

1)輕微漏油集油瓶和密封圈處均有潤(rùn)滑脂溢出，集油瓶收集到絕大部分潤(rùn)滑脂，密封圈處僅有少許潤(rùn)滑脂溢出(圖3)

2)嚴(yán)重漏油集油瓶未收集到或僅收集到少許潤(rùn)滑脂，而密封圈處有大量潤(rùn)滑脂溢出(圖4)

考慮到變槳軸承出廠前已注入空腔體積60%～90%的油脂，后期維護(hù)保養(yǎng)又會(huì)注入新的油脂，軸承密封旋轉(zhuǎn)會(huì)增大內(nèi)部油壓，再加上旋轉(zhuǎn)過(guò)程中油溫的升高以及油脂本身的侵潤(rùn)性，密封件可能會(huì)有少許油脂滲出，因此輕微漏油屬于正常現(xiàn)象密封件自身具有一定的承壓和密封能力，是軸承內(nèi)部和外界的有力屏障，如果發(fā)生嚴(yán)重漏油，說(shuō)明整個(gè)潤(rùn)滑脂的流通可能存在異常，需進(jìn)行深入詳細(xì)的研討。

理論分析

通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)的方式將潤(rùn)滑脂從注油孔注入到變槳軸承溝道內(nèi)，后續(xù)維修保養(yǎng)時(shí)，隨著新油脂的注入，溝道內(nèi)的舊油脂便會(huì)從排油孔中排出，由集油瓶回收整個(gè)潤(rùn)滑脂的流通主要受油脂容量潤(rùn)滑油路以及軸承密封3個(gè)因素影響。

１填充量分析

為防止變槳軸承因缺少潤(rùn)滑脂而造成金屬表面干摩擦，均會(huì)注入一定量的潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑脂填充量直接影響軸承的運(yùn)行狀態(tài)，油脂填充量過(guò)多時(shí)，不僅會(huì)提高軸承的溫升，還會(huì)增大其摩擦轉(zhuǎn)矩，而且當(dāng)填充量超過(guò)理論最大容脂量的2/3時(shí)，軸承會(huì)有漏脂的風(fēng)險(xiǎn)，考慮到變槳軸承所承受的載荷普遍較大，漏脂現(xiàn)象將會(huì)更加嚴(yán)重。

２油路分析

潤(rùn)滑脂的油路可分為進(jìn)油油路工作油路以及排油油路，涵蓋注油孔溝道排油孔以及集油瓶管路由于存在嚴(yán)重漏油現(xiàn)象的變槳軸承均表現(xiàn)為集油瓶未收集到或僅收集到少許潤(rùn)滑脂，因此將研究重點(diǎn)放在排油油路方面，即排油孔和集油瓶管路對(duì)潤(rùn)滑脂流通的影響以某風(fēng)場(chǎng)2MW機(jī)組變槳軸承為例，已知排油孔尺寸為M14mm×1．5mm×20mm，內(nèi)徑為9．8mm，集油瓶管路內(nèi)徑為6．5mm，集油瓶管路與集油瓶存在一個(gè)直角彎，因此整個(gè)排油油路(圖5)不僅包括摩擦阻力，還包括2個(gè)收縮的局部阻力以及一個(gè)折彎的局部阻力圖5中，l1為軸承外圈注油孔長(zhǎng)度;l2為集中潤(rùn)滑管接頭通徑長(zhǎng)度;d1，d2分別為2段管路的直徑。