風機軸承系統研究

2.1  引言
滾動軸承在風力發電機中分布廣泛，在偏航系統、變槳系統、傳動系統等很多部位都有使用，是風力發電機的機械傳動裝置中的關鍵部件，由于機械系統發生故障時調換零件麻煩、費用高，因此對滾動軸承進行狀態監測及診斷具有重要的現實意義。
2.2  風力發電機軸承特點
風力發電機是將自然界中的風能轉化為電能的裝置。從外形上看，它主要包括風輪、機艙、塔架、基礎四個部分。風輪由葉片和輪轂組成。葉片通常是 2~3 個，在氣流的作用下風輪發生轉動，通過輪轂傳到主軸帶動發電機進行能量轉換。輪轂內一般設有變槳距控制系統。機艙由機艙罩和底盤組成，如圖 2-1 所示，機艙罩內包括傳動軸、齒輪箱、發電機、液壓系統、偏航驅動電機、電控柜等，機艙罩后部上裝有風向標，底盤與塔架相連。
塔架作為機艙和風輪的支撐裝置，起著重要的作用，為了得到較大的風能，塔架通常比較高。塔架的基礎為鋼筋混凝土結構，根據風機所安裝的當地地質情況設計成不同的形式。而軸承主要存在于風機中的變槳系統、偏航系統和主傳動系統中，其中在主傳動系統中占多數。下面對風力發電機主傳動系統的主要部件進行介紹。
2.2.1  風力發電機的主傳動系統
風機主傳動系統主要由主軸及主軸承、齒輪箱、發電機、高速軸及聯軸器組成。
2.2.1.1  主軸及主軸承
主軸位于風輪和增速齒輪箱之間，主軸前端與輪轂連接，后端與齒輪箱低速軸連接，風速變化多端使主軸受力情況非常復雜。分析主軸的工作情況，其受力形式主要為軸向力、徑向力、彎矩、轉矩和剪切力，主軸通常會產生循環受力疲勞，這是因為風力發電機每經過一次起動和停機，主軸都要經歷一次所受的力。主軸的支撐方式一般有兩種，一種是挑臂梁結構，即主軸由兩個軸承架所支撐，見圖 2-2a)；另一種方式為懸臂梁結構，主軸的一個支撐為軸承架，另一支撐為齒輪箱，即三點式支撐，如圖 2-2b)所示。這種支撐方式的好處是后支點為彈性支撐，因此能夠吸收來自葉片變化的突變能量。
2.2.1.2  齒輪箱
按照是否含有齒輪箱結構，可以將風力發電機分為三種：高傳動比齒輪箱型、直接驅動型、中傳動比齒輪箱型(“半直驅型”)。由于風輪轉速較低，需要增速齒輪箱的齒輪副，將動能傳遞給發電機并使其得到滿足發電條件的轉速。但是，由于齒輪箱受力復雜且體積龐大，導致維修及拆卸相當麻煩。因此，無齒輪箱的直驅型風機應運而生。利用多級同步發電機可以去掉風力發電系統中齒輪箱，可以使發電機轉子在低速下運行仍可以進行并網發電，免除了齒輪箱所帶來的噪聲和故障等問題。而半直驅型風機是以上兩種方式的結合，既降低了傳統齒輪箱的傳動比，又減少了多級同步發電機的磁極對數，從而減小發電機體積。
2.2.1.3  聯軸器
聯軸器是用于傳動軸的連接和動力傳遞，可以分為剛性聯軸器和撓性聯軸器兩種，剛性聯軸器用在對中性好的兩個軸的聯接，如風機低速軸端(齒輪箱低速軸與主軸連接處)；撓性聯軸器用在對中性較差的兩個軸的聯接，構成一個彈性模式，吸收軸系外部負載波動產生的振動，如風機的高速軸端(齒輪箱高速軸與發電機連接處)。
2.2.1.4  發電機
發電機是利用電磁感應原理把動能轉化為電能的設備，是風力發電機的重要組成部件。它可分為直(交)流發電機和同(異)步發電機。發電機主要由定子、轉子、端蓋、電刷、機座及軸承等部件構成。目前，風電市場上主流的機型是繞線式雙饋異步發電機和直驅式永磁同步發電機。
 

石家莊風機廠石家莊風機石家莊風機銷售石家莊風機維修