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風電軸承滾道平行差是怎麼造成的

發布時間:2024-12-08 22:05:44

1. 軸承外徑精磨垂直差不好是怎麼導致的

上工序的平行差大或者平面度差,其次是毛坯的質量,再一個就是無心磨機床的毛病,導輪的角度調整不當,中心高,磨削速度,砂輪導輪修整的形狀如何等。

2. 風力發電機組常見故障

風電機組的故障率隨著風電機組技術的發展而逐漸降低,但是對比於傳統的發電系統,如蒸汽輪機、燃氣輪機、水輪機等,風電機組的故障率還是相對較高的,其運行可靠性還有待進一步的增強和提高。總的來說,由於工作環境惡劣、載荷復雜多變,風電機組較易發生故障; 海上風電機組由於會受到風暴、波浪的影響以及鹽霧的腐蝕,比陸上風電機組更加容易發生故障; 另外風電機組的故障頻率也隨著風電機組尺寸的增大而相應有所提高。據統計,風電機組中故障率較高的部件有電氣系統、轉子葉片、變槳系統、液壓系統、控制系統和齒輪箱等,各個部件的故障分布如圖1 所示。雖然風電機組中發生電氣和控制系統的故障較為頻繁,但是維修該類故障所導致的風電機組停機時間是比較短的; 傳動系統上的主軸、齒輪箱、發電機等故障率較低的故障,維修時間往往比較長,其中齒輪箱故障導致的風電機組停機時間最長,不同部件(子系統)故障引起的停機維修時間如圖2所示。

圖1 風力發電機組中各零部件引起的故障分布
Fault distribution caused by different parts and subassemblies in wind turbine

圖2 風力發電機組中各零部件故障引起的停機時間
Downtime caused by different parts and subassemblies in wind turbine
1 葉片
葉片( 槳葉) 是風電機組捕捉風能的核心部件,其工作環境惡劣,即便在風電機組正常工作時,葉片上往往承受著較高的應力,容易發生如下一些故障: 由於污染、剝落等原因引起葉片表面粗糙度的增加; 由於結構松動導致的葉片內部材料的移動、雨水通過裂紋進入葉片內部等原因導致葉片不平衡; 葉片變形、槳距控制失效等原因引起葉片空氣動力學的不平衡; 疲勞、雷擊等原因導致的葉片表面或內部結構出現裂紋等故障。
葉片受力產生裂紋或發生變形時,會釋放出高頻( 一般在1 kHz ~ 1 MHz) 的、時變的、非平穩的、瞬態的聲發射信號。因此聲發射檢測已經被成功地應用於葉片損傷的探測與評估。由於葉片故障導致轉子葉片受力不均,這些應力通過主軸傳遞會最終作用在機艙上,容易引起機艙的晃動,Caselitz P 等人通過在主軸上安裝多個振動感測器,採集低頻(0.1 ~ 10 Hz) 的振動信號,應用演算法成功地分析了葉片轉動不平衡等故障。
2 齒輪箱
齒輪箱是連接風電機組主軸和發電機的傳動部件,其功能是將主軸上較低的轉速提高到相對較高的轉速,以滿足發電機工作所需的轉速要求。齒輪箱一般由一級行星齒輪和兩級平行齒輪傳動構成,其工作條件惡劣、工況復雜、傳遞功率大。齒輪箱中的行星齒輪、高速軸側軸承、中間軸軸承、行星齒輪傳動側軸承以及其潤滑系統較容易發生故障。風電機組運行過程中,受交變應力、沖擊載荷等作用的影響,齒輪容易發生齒面磨損、齒面擦傷、點蝕、斷齒等故障; 軸承容易發生磨損、滾道滑傷、滾子打滑、外圈跑圈等故障。雖然齒輪箱不是風電機組中發生故障最頻繁的部件,但是由齒輪箱故障引起的停機維修時間卻是最長的,而且維修費用很高。因此齒輪箱的故障診斷與預測得到了廣泛的關注。Huang Q 等人通過對齒輪箱的振動信號分析,利用小波神經網路的方法成功地診斷了齒輪箱故障; 另外基於軸承溫度、潤滑油溫度和油液磨粒等信息的分析方法也相繼被提出用於齒輪箱故障的檢測。
3 電機( 發電機或電動機)
雙饋發電機和永磁同步發電機在目前的風力發電機組技術中廣泛被使用。其中雙饋式風力發電機組的轉速較高,其額定轉速為1 500 r /min,因此機組中需要齒輪箱用於增速,這樣使得機組重量較重,另外發電機的高速運轉存在著一定的雜訊污染; 電機為非同步發電機,變流器連接轉子,變流器功率可以雙向流動,通過轉子交流勵磁調節實現變速恆頻運行,機組的運行范圍很寬,在額定轉速60% ~ 110%的范圍內都可以獲得良好的功率輸出。
直驅式風力發電機組由風輪直接耦合電機轉子工作,電機轉速較低,一般為每分鍾幾十轉。直驅式風力發電機組一般採用永磁同步電機,電機啟動轉矩較大,定子繞組經全功率變流器接入電網,機組運行范圍較寬,但發電機結構復雜、直徑較大、成本較高。除了發電機以外,電動機也廣泛地應用於風電機組的偏航、變槳等系統中。
電機的故障通常分為電氣故障和機械故障。電氣方面故障有繞組短路、斷路、過熱、三相不平衡等。機械故障有軸承過熱、損壞,定、轉子間的氣隙異常,轉軸磨損變形等。通過對振動、電流、溫度等信號的分析,可實現對電機故障的檢測。
4 偏航、變槳和剎車系統
偏航系統主要有兩個功能:
1) 使風力發電機組跟蹤風向;
2) 由於跟蹤風向容易使得從機艙內引出的電纜發生纏繞,當纏繞過多時,偏航系統可用於解除電纜纏繞的問題。
變槳系統的作用是當風速改變時,通過控制葉片的角度來改變風電機組獲得空氣動力的轉矩,實現功率控制; 當風速過高或風電機組故障時,調整葉片到順槳狀態,實現制動。偏航和變槳系統工作較為頻繁,偏航和變槳軸承承受的扭矩較大,偏航軸承部分裸露在環境中,容易受到沙塵侵害,鹽(水) 霧腐蝕等影響而發生故障。變槳軸承由於其不完全旋轉的工作特點,容易發生潤滑不良的問題,導致軸承磨損等故障。剎車系統用於防止轉子葉片旋轉過快,以及當風電機組其他部件發生故障時,實現風電機組的停機。由於摩擦片磨損、受力過大等原因,剎車系統也較容易發生故障。液壓系統由於具有單位體積小、動態響應好、傳動力大、扭矩大等優良特點,在風電機組的偏航、變槳和剎車系統中都發揮著重要的作用。液壓迴路相互干涉,使其故障機理復雜,失效模式多樣。液壓系統常見的故障有液壓油污染、漏油、電磁閥、溢流閥故障、液壓泵故障、油液過熱、異常振動和雜訊等。
5 變流器和變壓器
隨著風電機組單機容量的增加,電氣系統能否可靠運行變得越來越重要。據統計資料表明,電氣系統是風電機組中故障發生率最高的子系統,電氣系統故障在風電機組所有的故障中約佔比20%。雖然由電氣故障引起的風電機組停機時間不長,但電氣系統頻繁發生故障,同樣會導致高昂維修成本。隨著風電機組容量的進一步提高,電氣系統的故障頻率也會隨著增加。
電氣系統的故障通常指由於過壓、過流、過熱、振動、濕度過大等原因所導致的電容、印刷電路板或功率半導體器件(如MOSFET 和IGBT) 等電子元器件的失效。它們的失效分別佔了電氣系統零部件故障中的30%、26%和21%。
6 控制系統和感測器
風力發電機組的控制系統在偏航、槳距調節、電纜解繞、保護等方面發揮著重要的作用。控制系統中通常包含了各類感測器、控制器和執行機構,經由感測器將各類信號採集並傳送至控制器,進行分析處理和邏輯運算,通過執行機構控制和保護風電機組的各個子系統,保障風電機組在安全、可靠、優化的狀態下工作。
風力發電機組中安裝了各式各樣的感測器,如風速儀、風向標、速度解碼器、位置編碼器、溫度感測器、壓力感測器、振動感測器、偏航感測器等。由於工作環境惡劣,感測器的故障率較高。有統計資料表明,在風力發電機組中,14% 以上和40% 以上的風電機組故障分別是由感測器本身和感測器相關系統的故障引起的。
除了感測器外,控制系統的其他故障可分為硬體故障和軟體故障。硬體故障包括控制板電路故障、伺服機構故障等。軟體故障表現為系統出現偶發性的死機、不動作等問題,通常由於設計不合理、內存溢出等原因所導致的,通過重新啟動控制系統等動作可消除該類故障。

3. 風力發電機組的故障類型和情況

震動故障可能是由於風力發電機對好風後,偏航系統剎車松動,導致運行過程中風機有擺動。發電機震動,有可能是聯軸器松動,或是發電機壞了。電氣故障太多,由於好多都是反饋信號中斷導致的故障,所以太多,不好說!

4. 影響軸承工件表面粗糙度有哪些因素

軸承表面粗糙度分析 
軸承在磨加工過程中,其工作表面是通過高速旋轉的砂輪進行磨削的,因此在磨削時如果不按規定進行操作和調整設備,就會在軸承工作表面出現種種粗糙度缺陷,以致影響軸承的整體質量。軸承在精密磨削時,由於表面粗糙度要求很高,工作表面出現的磨削痕跡往往能用肉眼觀察到,其表面磨削痕跡主要有以下幾種。 
一、表現出現交叉螺旋線痕跡 
    出現這種痕跡的原因主要是由於砂輪的母線平直性差,存在凹凸現象,在磨削時,砂輪與工件僅是部分接觸,當工件或砂輪數次往返運動後,在工件表現就會再現交叉螺旋線且肉眼可以觀察到。這些螺旋線的螺距與工件台速度、工件轉速大小有關,同時也與砂輪軸心線和工作台導軌不平行有關。 (一)螺旋線形成的主要原因: 
1.砂輪修整不良,邊角未倒角,未使用冷卻液進行修整; 2.工作台導軌導潤滑油過多,致使工作台漂浮; 3.機床精度不好; 4.磨削壓力過大等。 
(二)螺旋線形成的具體原因: 
1.V形導軌剛性不好,當磨削時砂輪產生偏移,只是砂輪邊緣與工作表面接觸; 2.修整吵輪時工作台換向速度不穩定,精度不高,使砂輪某一邊緣修整略少; 3.工件本身剛性差; 
4.砂輪上有破碎太剝落的砂粒和工件磨削下的鐵屑積附在砂輪表面上,為此應將修整好的砂輪用冷卻水沖洗或刷洗干凈; 5.砂輪修整不好,有局部凸起等。 二、表面出現魚鱗狀 
    表面再現魚鱗狀痕跡的主要原因是由於砂輪的切削刃不夠鋒利,在磨削時發生「啃住」現象,此時振動較大造成工件表面出現魚鱗狀痕跡的具體原因是: 1. 砂輪表面有垃圾和油污物; 2. 砂輪未修整圓; 

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3. 砂輪變鈍,修整不夠鋒利; 
4. 金剛石緊固架不牢固,金剛石搖動或金剛石質量不好不尖銳; 5. 砂輪硬度不均勻等。 三、工作面拉毛 
    表面再現拉毛痕跡的主要原因是由於粗粒度磨粒脫落後,磨粒夾在工件與砂輪之間而造成。工件表面在磨削時被拉毛的具體原因是: 1. 粗磨時遺留下來的痕跡,精磨時未磨掉; 2. 冷卻液中粗磨粒與微小磨粒過濾不幹凈; 3. 粗粒度砂輪剛修整好時磨粒容易脫落; 4. 材料韌性有效期或砂輪太軟; 5. 磨粒韌性與工件材料韌性配合不當等。

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