风电齿轮箱高速轴轴承振动的应用分析

赵鑫

摘要：为从根本上提升风力资源利用率，有序开展风力发电工作，需要加强风电齿轮箱高速轴研究工作，结合风电齿轮箱运行要求，选择更加适宜的高速轴轴承，控制高速轴轴承异常振动问题发生几率。本文就针对此，分析风电齿轮箱高速轴承布置结构，对高速轴承振动情况进行试验分析，确保高速轴轴承平稳运行。

关键词：风电齿轮箱;高速轴轴承振动;应用

前言：在风力发电过程中，风电齿轮运行水平可直接影响到风力发电质量与效率，确保发电工作有序开展。由于风电齿轮箱运行环境较为复杂，因此需要细致研究风电齿轮箱高速轴轴承振动问题，结合轴承设计规范，优化风电齿轮箱高速轴承运行结构，从根本上延长风电齿轮箱运行寿命以及运行可靠性。

1、概述风电齿轮箱高速轴轴承

风电齿轮箱作为风力发电设备的重要机械传动部件，需要借助风力作用产生动力，并且将该动力转化为电力资源。为从根本上保障发电质量与发电效率，需要对风电齿轮箱运行情况进行严格管控[1]。具体来说，在维护风电齿轮箱期间，应当将风电齿轮箱实际运行过程中的振动频率控制在规定范围之内。现阶段风电齿轮箱高速轴更多时用圆锥滚子轴承，该轴承在使用期间，经常会導致风电齿轮箱振动超标问题，严重影响到风电齿轮箱运行质量与运行寿命。

在风力发电机组内，风力齿轮箱是重要的机械部件，可以在风力作用下，将所产生的动力转化给发电机，并且带动发电机运行。在通常情况下，发电机机组风轮转速较慢，达不到发电机发电要求，借助齿轮箱齿轮的增速作用实现。依照发电机机组总体布置要求，需要交风轮传动轴与齿轮箱紧密结合在一起。为从根本上控制机组的制动能力，需要在风电齿轮箱输入或输出端设置刹车装置。由于风电齿轮箱经常安装在恶劣环境下，因此在实际运行过程中经常会受到无规律变向的风力作用以及攻击，导致风电齿轮箱在实际运行过程中经常会出现振动异常问题，严重影响到了地区风力发电水平[2]。不仅如此，因为风电齿轮箱经常被安装在狭小的空间内部，后期修复难度较大，因此对风电齿轮箱运行寿命以及运行过程中的可靠性提出了更高要求，需要相关管理部门加强风电齿轮箱运行管理工作，注重对风电齿轮箱以及高速轴轴承运行过程中出现的异常振动问题进行深入分析，发现存在于风电齿轮箱高速轴轴承振动问题的影响因素，通过对高速轴轴承进行测试研究，设置高速轴轴承控制点，保证风电齿轮箱实际运行水平。

风电齿轮箱高速轴轴承主要采用圆柱滚子轴承为主，一套圆柱滚子轴承需要配备相应的轴承支撑架。为从根本上分析出导致风电齿轮箱高速轴轴承异常振动问题，需要在轴承支撑架处安装相关测试设备，确保所获得的高速轴轴承振动数据可靠。

2、风电齿轮箱高速轴轴承振动测试

要求对安装后的风电齿轮箱高速轴轴承振动进行测试，在测试前应当在风电齿轮箱轴承以及齿轮上安装加速度传感器，要求加速度传感器安装在高速轴轴承制作处。

在实际测试中发现，风电齿轮箱高速轴轴承存在振动异常问题，为分析出高速周轴承振动问题对风电齿轮箱运行性能造成的各类影响，需要在两个风电齿轮箱上分别安装不同品牌的高速轴轴承，轴承其他配置相同。

通过实验结果发现，风电齿轮箱高速轴轴承在2000 k w负载下的振动值超出荷载要求。需要对该高速轴轴承运行期间存在的各类问题进行深入分析。

3、风电齿轮箱高速轴轴承振动问题分析

3.1高速轴轴承外观检查

为做好风电齿轮箱高速轴轴承振动问题研究工作，确保高速轴轴承能够在提升风电齿轮箱运行水平中发挥出重要作用，需要对高速轴轴承外观进行细致检查[3]。针对风速齿轮箱高速轴轴承出现的振动超标问题，注重观察高速轴轴承内圈、外圈、保持架以及滚子等零件表面是否存在异常磨损现象，确保所制定出的振动问题解决方案能够更好解决高速轴轴承运行问题。

3.2高速轴轴承故障频率

注重对风电齿轮箱高速轴轴承故障频率进行分析，确保高速轴轴承振动异常问题的原因能够被及时发现。计算出高速轴轴承各零件固有频率，及时发现造成振动异常问题的高速轴承部件。

3.3高速轴轴承振动结果分析

通过对风电齿轮箱高速轴轴承振动问题进行试验研究，发现使用圆锥滚子轴承更加容易出现振动异常问题。使用动普平分析法，对高速轴轴同振动数据进行计算。

在高速轴轴承振动幅度小于3000Hz的情况下，不同品牌的风电齿轮箱高速轴轴承振动频率没有发生明显差距。在高速轴轴承振动幅度大于3000Hz的情况下，风电齿轮箱高速轴轴承振动幅度发生明显变化。经过实际验证发现，风电齿轮箱高速轴轴承滚子故障特征频率得22倍为3234Hz。但由于滚子的圆波率较差，在出现振动异常的情况时，极有可能是由于滚子第22～44波纹度影响。

在进一步检测高速轴轴承过程中，发现高速轴轴承滚子波温度表现异常。在风力发电机组正常运行的情况下，风电齿轮箱需要高速运转，高速轴轴承内部滚子也会高速振动，造成高速轴轴承出现振动异常情况。

4、风电齿轮箱高速轴轴承振动问题解决措施

通过研究不同品牌的风电齿轮箱高速轴轴承振动问题发现，导致风电齿轮箱异常问题的原因主要与高速轴轴承振动问题有关。高速轴轴承内部滚子波纹度对轴承振动影响十分大，因此需要在风电齿轮箱运行前准备工作中对滚子进行研磨处理，对高速轴轴承滚子波温度进行精准控制，从根本上保证轴承使用性能，延长风电齿轮箱运行寿命。

总结：总而言之，为确保风电齿轮箱高速轴轴承能够在实际应用过程中充分发挥应有优势，需要对高速轴轴承振动问题进行细致分析，采用更加先进的软件，计算出高速轴轴承振动问题参数数据，从根本上延长轴承使用寿命。

参考文献：

[1]江国乾. 基于排序模式分析与深度学习的风电设备故障诊断方法研究[D].燕山大学，2017.

[2]谭博文. 风电机组齿轮箱高速轴端滚动轴承漏电流故障研究[D].南京理工大学，2017.

[3]曾承志. 大型双馈风电机组传动系统故障诊断与故障失效预测技术研究[D].沈阳工业大学，2016.