风电转盘轴承故障特征参数的确定

徐新庭，陈捷，王华，孙冬梅, 洪荣晶

(南京工业大学 机械与动力工程学院，南京 210009)

风力发电设备价格昂贵，使用环境恶劣，拆卸费用高，一旦出现故障可能产生巨额索赔，因而风力发电机组要求寿命不小于20年，保用期5年[1]。转盘轴承在设计、制造、安装和使用过程中会产生各种故障，包括：滚动体及滚道点蚀磨损导致游隙增大，无油干摩擦，保持架碎裂，滚动体及滚道严重磨损并出现凹坑，内、外圈与上、下金属结构的连接螺栓松动，金属结构出现裂纹等[2]。这些故障都可以通过振动表现出来，在实际使用过程中还会出现滚道润滑脂温度升高，驱动电动机功率增大等问题。但因风电转盘轴承转速低(1～26 r/min)、承载大(叶片和机舱的质量达十几吨)，对产生的振动不敏感，一些故障不易被发现[3]。

目前风电转盘轴承故障诊断面临的问题是[4]：(1) 轴承转速很低，计算出来的故障频率很低。而高通滤波器会将3 Hz以下的频率滤掉，再加上环境噪声的影响，使频谱分析效果很差甚至无法进行；(2)每次故障冲击的间隔较长，利用冲击法很难准确地检测到故障信号；(3)由故障点产生的冲击响应频率较低，不能激励起较高的频率成分。

风电转盘轴承通常只作小幅度往复回转，许多场合长期处于静止状态，同时承受复杂的交变载荷。因此其失效机理与普通轴承的滚动接触疲劳不同，普通轴承的设计理论也不能够很好地解决转盘轴承的设计和质量问题[5]。其故障诊断可借鉴的经验非常少，因此，如何解决这一问题已成为各国研究的热点。……