摘要：风力发电机（以下简称风机）主轴轴承的寿命关系到整台风机的寿命，且一旦失效，更换非常困难，并且费用昂贵。目前兆瓦级风机的主轴轴承多采用双列调心滚子轴承，其优点是对主轴的偏斜具有适应性，不会卡死。采用独立轴承座的结构在实际运行中有部分轴承因润滑不良而过早失效，其主要原因是轴承润滑方式设计不佳，因此，需对其润滑方式进行改进。
关键词：风力发电机；轴承；润滑
轴承是风力发电机的关键部件，也是易损伤部件，尤其是风力发电机长期处
于极端恶劣的气候环境，承受了较大的机械载荷，轴承极易发生机械和电气损伤。风电设备的重量和安装高度都在刷新，朝着大型化方向发展，因此对风电设备的维护检修工作要求越来越高，越来越全面，对设备的故障率控制要求也越来越严格。由于风机工作环境的特殊性，风电设备中配合运动零部件的润滑引起了相关设计、生产、销售和维护公司的重视。
一、慨况
1、脂润滑存在的问题
（1）更换润滑脂、清洗轴承比较困难。
（2）工作温度变化范围较大，低温状态下润滑脂的流动性非常差，轴承中被挤出的润滑脂将很难再回到滚道中参与润滑。
（3）排废脂困难，新的润滑脂经过半年的运转即变成废脂，若不及时将其清除，废脂将对新加入的润滑脂产生污染，轴承运转中产生的磨损物将大大降低润滑脂的润滑功能，对轴承的寿命产生极大影响。
2、润滑系统特点及各部件选取，对主轴轴承的润滑系统进行改进，采用油润滑系统，原理如图1 所示。其工作原理为：电动机带动油泵转动，油泵吸入油箱中的润滑油并给润滑油加压，加压后的润滑油经过过滤器和阻尼阀被输送到轴承外圈的润滑油槽中，并经润滑油槽的小孔进入轴承滚道对轴承进行润滑。未消耗的润滑油从轴承座端盖上的回油孔流回油箱循环使用，该回油孔所处位置低于外滚道的滚道面。轴承座端盖与轴承座之间采用聚氨酯密封胶来密封。使用压力表检测润滑系统，不仅方便，而且比使用流量仪经济。压力表开关用来控制该系统的压力即系统的最高压力P=3MPa，低于0.5 MPa 或高于3MPa 将断电并报警，油泵的工作状态可以在中控室监控。
二、风力发电机润滑
润滑剂对机械设备的运转至关重要，对于风力设备的顺利运行更是如此，风力发电机是户外实现风能转化为电能的机械设备，由于户外环境的多变性和不可预知性，要求运行过程中具有极高的精度和稳定性。所以风力发电机的维护工作难度较高，风电设备的零部件在高处不停运转，这对润滑剂及机械的润滑有特殊要求。例如润滑剂黏度指数、润滑油过滤性能和清洁能力以及润滑油抗磨损性能等。风力发电设备的运行依靠各类轴承的转动，这就需要采用润滑脂进行润滑，主要分为整体润滑和部位润滑两大类。
1、整体润滑要求。风力发电设备对轴承的润滑要求主要表现在润滑泵的输送性能方面，润滑的过量和不足是轴承损坏的主要原因。大型风力发电机主要采用自动注脂式润滑泵对轴承进行润滑，主要需满足两个要求：一是风力发电机内部结构紧凑复杂，没有充足的空间安装大功率的润滑输送泵，不能保证润滑脂能否通过润滑系统到达润滑点的排出口。对于近百米高的风力发电设备，或地处严寒的风力发电设备，低温环境对于润滑脂的流动性起阻碍作用，所以能否保证润滑脂通过低温泵输送到指定地点也是需要满足的要求。二是润滑脂在高温环境下黏度的稳定性，在高温工况下不易氧化、硬化或软化，具有特殊的高温持久润滑能力，保证充分润滑而不从轴承缝隙中溢出。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆上述要求，说明风力发电设备使用的润滑脂黏度不但要在低温环境下满足润滑系统的输送要求，还要在高温环境下满足黏附于轴承，不从缝隙流失的要求。针对润滑脂黏度同时满足高低温工况的条件，应选用特种有机稠化剂稠化合成油，并加有多种高效添加剂精制而成的润滑脂。结合风力发电设备日夜交替、寒暑不停的工作性质，伴随季节性温差变化，风沙雨雪自然环境更替，润滑轴承的润滑脂需满足以下要求。使用温度范围广，可以在－60-250℃的温度变化范围内保持其润滑特性。防腐蚀能力好，恶劣的环境下，润滑脂起到密封作用，将轴承与大气、液体隔绝。承载负荷能力强。在轴承受 到较大冲击或负荷时，润滑脂应具有抗压、抗磨特性，防止轴承受损。
2、各部位的润滑要求
（1）主轴轴承。风力发电机主轴轴承润滑效果的好坏对其寿命至关重要，主轴轴承一般位于机械设备的中心部位，同时也是承受载荷最大的轴承，对于风力发电机也是如此。风机主轴与风机轮毂同步做旋转运动，属于低速重载类轴承，一般采用多处润滑集中供润滑油脂的润滑泵集中泵送润滑方式，集中供润滑油给多处需要润滑的位置。该部位主要使用专用润滑脂或轴承通用润滑脂进行轴承润滑。
（2）发电机轴承。风机发电机的转速与主轴的转速一致，载荷与主轴载荷相近，可以采用和主轴轴承相同的润滑脂，润滑方式可采用集中润滑泵送润滑脂进行润滑。由于电动机高速运转产生大量热量，要求润滑脂具有高温下不能流失，具有优良的胶体安定性，还要求通过润滑脂的流动可以顺利排出热量，具有润滑泵送性能。
（3）偏航轴承。偏航轴承承受很大的倾覆力矩，且部分轴承露在外面，极易接触到灰尘、水汽和雨雪。因此，轴承的密封和内部的润滑十分重要。偏航轴承的工作特点是载荷最大且转速最低，和主轴的工况近似，一般采用泵送润滑。
（4）齿轮箱。风机齿轮箱的润滑可以减少传动中的磨损，改善零件工作条件，提高其预期寿命。微点蚀防护。变速箱的内部结构设计十分紧凑，齿轮在高负荷作用下工作，一般都经硬化处理改变其力学性能，但经表面处理的齿轮表面工作在复杂多变气候和交变载荷环境中，极易发生微点蚀，最终导致齿轮失效。因此在选择齿轮润滑油时必须考虑润滑油要具有抗微点蚀性能。长寿命和清洁能力、过滤性能。风力发电机主要安装在野外环境中，安装高度达几十米甚至百米，导致设备检修和润滑油添加更换难度增大，这就要求风电齿轮箱润滑油可以满足长时间使用的稳定性，具备循环连续使用5年左右的使用保证期。满足这种要求的润滑油除了润滑油制取及添加剂外，更重要的是循环系统要具备优良的过滤功能，通过润滑油的过滤保证其可以长时间使用。
三、润滑状态分析
润滑油保证了风力发电设备的长久顺利运行，但所采用的润滑方法也是十分重要的，采用适当的润滑方法可以使润滑效果更加良好。润滑方法的选择除了要考虑风力发电设备的内部结构、传动过程，还要考虑外界环境因素的影响，这就需要对设备的润滑状态进行全面的检查和监控，包括润滑油脂监测和润滑技术服务。润滑油脂监测可以提供详细的状态数据，对风机运行状态评估和设备故障诊断起到辅助作用，根据润滑油脂物理性质和化学性质的变化判断设备零部件的运行状况，并通过分析恶化润滑油脂的状态和性能，对风机的设计和风机的润滑循环系统做出修改建议。
为了风力发电设备具有良好的运行状态，应进行对润滑油脂理化数据分析，为润滑油脂监测在风机设备维护管理方面的应用提供科学合理的技术依据。风机主轴轴承的可靠性对风机至关重要，为了提高主轴轴承的可靠性，轴承的润滑采用油润滑比采用脂润滑有明显的优势，油润滑能够解决主轴轴承的润滑问题。但该系统的不利方面就是增加了成本，并须定期对控制系统进行检查和维护，以保证系统能够正常工作。
参考文献：
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论文作者:崔凯
论文发表刊物:《电力设备》2018年第36期
论文发表时间:2019/6/6
标签：润滑脂论文; 轴承论文; 主轴论文; 润滑油论文; 风机论文; 风力论文; 风力发电机论文; 《电力设备》2018年第36期论文;