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  专题 风电 Wind power 风力发电机主轴承摆设 风力发电机主轴承摆设 ManuelRettin舍弗勒集团ge/ 截至2006岁尾,环球安设的风力发电机总的 直轴、转子逆风或顺风、带齿轮箱或不带齿轮箱。正在实 输出功率抵达了75 000 MW,年发电才智 际生长中,程度轴逆风转子的风力发电机仍旧获得宏伟 大约为1 800亿kW·h,这占环球电量需求的1%以上。 分娩商的青睐。方今安设的全豹风力发电机中,75%~ 仅正在德邦,20 000 MW输出功率的海优势场的修修许 80%均采用主轴轴承支持道理,也即是主轴承的内圈安 可仍旧获得了接受,又有15个海优势场总共输出功率 装正在回旋的主轴上。 45 000 MW的项目正正在申请的经过中。尽量有这些数 1.1两点支持 字证实,但滚动轴承专家并不以为风力发电机仍旧是一 此种安排为固定端/浮动端轴承支持的两点支持形 个具有恒定典范准则的运用规模。很众差异的安排道理 式是最模范的。轴承被安设正在两个独立的或一个联合的 以及丰富的工况,对轴承拔取提出了相当大的挑拨。实 轴承座内,转子端或齿轮箱端轴承都可能安排为固定端 际的载荷以及来自振动、温度等格外的影反响力的身分 轴承。第一种形状供应了径向力和轴向力之间更为适合 都还没能被富裕显然地检测到,使得正在拔取轴承时都要 的比例,并且主轴的布局会导致固定端轴承的处理计划 原委事先富裕的商榷。正在20世纪80年代初,模范的风 直径较大。采用第二种形状时,转达轴向载荷的轴肩的 力发电机的功率正在50~100 kW。北京赛车官网网址 位子正在主轴应力方面发扬得更为有利,由于它避免了前 仅仅过了10年,装备的均匀输出功率抵达了600 kW。 轴承位子的台阶。 方今,模范的新装风电装备的功率正在1~2.5 MW,质地、 1.2三点支持——带轴承座的孤单的固定端轴承 尺寸和所受载荷也相应增长。目前,3MW、5MW乃至 采用三点支持,一点是固定端轴承而其它两点是 6MW输出功率的风力发电机的延续安设,进一步证实了 齿轮箱内的转矩支持轴承。正在此,齿轮箱输入轴轴承 这种趋向。 行动浮动端轴承。固定端轴承相对待齿轮箱输入轴的 浮动端轴承的同轴度以及轴的偏移量,是拔取轴承类 1 主轴轴承摆设 型时的决心身分。固定端轴承采用孤单的轴承座,推 风力发电机有众种差异的安排型式——程度轴或竖 荐利用自调心轴承(比如调心滚子轴承)。其它主要的 34 ·2009年第2期 一点是,要正在安设时确保固定端轴承位子和浮动端轴 承具有最小的轴向逛隙,浮动轴承内部的逛隙寻常 承位子之间实在切的间隔。轴向力必然要用意正在固定 是足够的。 端轴承上。采用三点支持,用意正在浮动端轴承上的力 显示了载荷对齿轮箱内部的影响。两点支持的主轴承 2 “轮毂”轴承摆设 安置中承袭这个载荷的是阿谁真正的浮动端轴承。因 第二大类的风力发电机——采用轮毂轴承支持原 此,两点支持显示出了它对振动等其他身分影响时具 理,实情上横跨总数的15%。正在此,轴承外圈与轮毂一 有的长处。 起回旋,而内圈安设正在结实的静止轴上。这种主轴承系 1.3整合正在齿轮箱内的固定端轴承 统时时蕴涵两个相互医治的圆锥滚子轴承或一个双列 有的风力发电机的主轴轴承是直接整合正在齿轮箱 圆锥滚子轴承和一个圆柱滚子轴承,后者造成固定端/ 内的。这种安排的长处之一是:因为固定端轴承和浮动 浮动端轴承安置。这些轴承类型具有特地好的动态特 端轴承利用统一个箱体,使得坚持它们的同轴度更为 性。然而,正在这种主轴承摆设中也是可能采用其他轴承 容易。于是,正在这种境况下,利用一个双列圆锥滚子轴 类型的。 承行动主轴轴承也是或许的。并且,齿轮箱油也可能用 医治的圆锥滚子轴承安置能使编制正在最小的轴向间 来润滑主轴轴承。正在任何境况下,为了使主轴轴承获得 隙下事业。特别对大的轴承来说,正在这里必要做的调剂 务必的支持,轴承座和机体间牢靠的贯穿是必必要保 是一种挑拨。假如所谓的理思的轴承间隔正在安排时也被 证的。 切磋到,热膨胀的影响是可能打消的。舍弗勒集团为固 1.4行动固定端轴承的调心滚子轴承 定端/浮动端安置供应预调轴向间隙的双列圆锥滚子轴 当利用主轴轴承支持布局时,简直全豹的布局都 承,使安设变得特地容易。只是必必要小心尽或许小的 毫无例边疆利用了调心滚子轴承。实情上,采用孤单 离散度,这可能通过轴承配合处最小的公差来达成。正在 轴承座的布局,因为对圆锥滚子轴承或圆柱滚子轴承 采用两种安置计划时,坚持一个轴承的位子相对待另一 来说,轴承位子处轴的角位移太大了,因此采用调心 个轴承位子的瞄准差错应尽或许小。 滚子轴承是务必的。正在风力发电机运用中,径向力和 轴向力的比值对采用调心滚子轴承相对来说是晦气的, 3 “单个轴承”的主轴承摆设 于是拔取最适合的轴承系列特地须要。正在此推举 利用单个轴承来承袭径向载荷、轴向载荷以及力矩 FAG240或241系列调心滚子轴承(制作商:舍弗勒集 载荷必要轴承制作商和风力发电机制作商联合的一切专 团)。正在具有雷同径向逛隙的境况下,FAG240系列的 业的身手程度。最初利用单个轴承的风力发电机采用来 调心滚子轴承具有远低于FAG23系列调心滚子轴承的 自反转支承规模的众列圆柱滚子轴承,这些风电装备的 轴向逛隙。特别对换心滚子轴承来说,担保富裕的润 输出功率不横跨2 MW。 滑——相宜的润滑剂、足够的润滑量和再润滑,也是 新一代整合有格外发电机和行星齿轮的驱动编制配 很主要的。正在利用宽系列的轴承时,因为回旋主轴的 备有舍弗勒集团供应的双列FAG圆锥滚子轴承。这些 角度偏斜会导致摩擦侵蚀,务必采用紧的配合,这一 轴承装有穿销式坚持架,这种安排仍旧正在差异的苛刻工 点也吵嘴常主要的。 况下获得了众年验证。它容许安设特地众半宗旨滚动 浮动轴承务必储积它相对待固定轴承位子的距 体,因此它的承载才智特地靠拢于满装滚子轴承。由于 离转移(比如因为热膨胀爆发的)。圆柱滚子轴承由 风能规模的轴承支持安排的事业寿命是20年,因此正在 于正在轴承内部不妨储积这种转移,因此它们是理思 此剧烈推举利用这种坚持架。 的浮动轴承。其他类型的轴承采用滑动配合来达成, 边际布局零部件的尺寸和体式务必正在阴谋中加 正在这里是外圈滑动。假如正在此采用调心滚子轴承,经 以切磋,最好是通过有限元判辨措施。用这种措施, 常可能选器具有较低额定载荷的轴承,正在这种境况 切磋到了零部件的变形和存正在于轴承内部的载荷分 下,轴承外圈的滑动时时是不会发作的。只须固定轴 布。咱们安排的方针是抵达轴承正在利用时尽或许小 年第2期· 35 专题 风电 Wind power 的内部逛隙,如许滚动零部件间的相对转移就会达 5 众兆瓦级风力发电机的模范轴承摆设 到最小。 单个轴承的处理计划正在大约3 MW级以上的风 力发电机中崭露的越来越众。整合观点的运转时 4 主轴承安排 间最长的3 MW风电装备装有位子特地靠拢齿轮 轴承制作商越早加入到研发阶段,风电装备制作 箱的、承袭全豹来自转子的载荷的主轴承。又有其 商就或许越早篡改合系安排。从一起源,百般或许的轴 他的3~5 MW的装备也采用这种轴承摆设。舍弗 承选型观点就能获得客户载荷数据的彻底查验。正在这 勒集团可认为每个这种风电装备供应主轴承— 个阶段,根本额定寿命是最主要的评议准则。依据认证 带穿销式坚持架的双列FAG圆锥滚子轴承,正在它 们当中,目前利用的最大的风电装备主轴承外径 抵达3 200 mm。 带圆盘式坚持架的圆柱滚子轴承 球面滑动轴承 主轴轴承 把古代主轴轴承观点运用到众兆瓦级的风电装备中通 公司劳氏船级社的典范,最低的央求是Lh10寿命抵达 常也是可行的,比如采用两个主轴轴承——两个调心滚子 130000h(或Lh10mr寿命抵达175 000 h),而且对每种 轴承。其它一种摆设布局是采用一个预设过逛隙并带有能 载荷来说静载安闲系数要抵达2以上。正在这个方面,舍 使安设简化的格外布局的双列圆锥轴承。浮动端蕴涵一个 弗勒集团运用工程师增长了足够的安闲余量,由于目 安排有避免应力集结布局的圆柱滚子轴承。行动一种法则, 前风电装备制作商还不熟练或许导致增长轴承应力的 那些正在小型风电装备方面有很好体验的公司正在新的大型风 百般身分。当最终型号被确定往后,咱们会对注意的情 电装备上也采用与小型风电装备雷同的根本安置,这一点 况举行进一步阴谋,如正在舍弗勒自身的阴谋软件B E A对那些利用轮毂轴承支持道理的风电装备制作商也是合用 @ 的。 R I N X助助下举行有限元判辨或者乃至对全豹载荷 工夫谱的判辨,宗旨是对正在靠拢风场情状的前提下进 行探求。 6 结论 油润滑与脂润滑比拟长处很鲜明:只要正在采用润 为了应对更大的风力发电机,与风力发电机制作商 滑油时调换全豹的润滑剂才是或许做到的,油的洁净 密符合作,联合开辟适合的主轴承是很有须要的。除了 度是通过过滤安装坚持的,接触点处的润滑境况获得 古代的计划外,还具有众种整合的处理计划。供应古代 提升。并且,油润滑供应了监测轴承的或许性。正在此需 计划的轴承供应商正正在更众地预备去承受对主轴承支持 要稀少合怀密封情状。然而,即使是正在采用脂润滑时防 深刻的身手判辨,乃至于正在风电装备的研发阶段。稀少 油密封也具有它的长处,由于它可能担保润滑剂软化 推举许众新参加这个商场的风电装备制作商尽早寻求与 时不会吐露。 轴承制作商的密符合作。EM (收稿日期:2009.02.10) 36 ·2009年第2期




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