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风电机组齿轮箱关键部件齿轮与轴承的损伤问题

2017-09-16 23:30:37 NSK 1092

在我们的旅行的时候,除了有飞速运行的高铁,在途中我们还会时常看到风电机组,即大风车。风电是一种清洁能源,在未来有广阔前景,但其前景也经受很多现实问题的考验。风电齿轮箱是风电机组中最为关键的部分,在服役的过程中也是最易损坏的部件。本期介绍一个国外风电机组齿轮箱损坏的事例,供大家学习。


基本情况:

风电齿轮箱轴承在使用两年内就发生损坏,这是一种典型的早期失效风电齿轮箱的功率是1250kW。输出转速为1500转。


NSK轴承

1 失效的中速轴轴承,这是一种典型的圆柱滚子轴承

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2  损坏的中速轴小齿轮,轮齿已经折断,相邻轮齿有剥落损伤,但并不严重。

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3 圆柱滚子轴承示意图


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4 滚子表面磨损,损伤比较严重,同时严重剥落


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5 轴承外环的损伤


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6 损坏的滚子,大部分滚子都有损伤,而且损伤部位也比较随机。


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7 轴承内环的损伤,主要是剥落损伤


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8 轴承材料化学成分


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9  轴承材料金相组织


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10 轴承表面磨损与腐蚀产物


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11 观察到疲劳与解理断口


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12 观察到解理断口


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13 高周疲劳与脆性断口

 

轴承损伤的主要原因是高周疲劳,它是由大风季节连续峰值发电使轴承连续过载,导致轴承表面磨损,同时在表面或亚表面萌生疲劳裂纹,产生表面剥落损伤。


一般来说,风电齿轮箱端部轴承在高负载运转的过程中都会产生热,这会影响润滑效果,甚至加速磨损,导致滚子表面剥落损伤。轴承磨损以后,轴的运行会受到影响,同样会影响齿轮的受力状态,最常见的现象是从齿轮上观察到偏载,轮齿折断,其问题的根本通常出现在轴承上,中速轴小齿轮轮齿折断的根本原因是轴承的损伤。


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由此延伸阐述一点问题,风电机组的选址很重,历史气象资料也是选址的重要依据,由于选址依据不科学,这种因为过负载引起的刹车经常出现,因此大大折损了风电齿轮箱的寿命。希望在蓝天下,风车可以自由旋转,给我们源源不断地送来清洁能源。

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