風電機組變槳軸承漏脂分析及改進措施（2）

解決措施

1 密封圈

1.1 選擇質量可靠(kao)的密(mi)封圈(quan)材料(liao)

國內密封(feng)圈(quan)的抗老化(hua)、抗磨(mo)損(sun)等關鍵性能與國外(wai)還(huan)有一(yi)定差距(ju)，當前大多風(feng)電機組(zu)制造商采用成本較高(gao)的進口密封(feng)圈(quan)材料(liao)。

1.2 改善密封圈的結構

目(mu)前(qian)國內大部分(fen)變槳軸承(cheng)密(mi)封圈采用類似(si)雙唇(chun)的(de)結構(gou)，如(ru)圖(tu)4所示，結構(gou)簡單，防止內部漏脂的(de)能力有限，因此在原(yuan)有結構(gou)基礎上進行(xing)優化，將(jiang)雙唇(chun)結構(gou)改為多(duo)唇(chun)結構(gou)(圖(tu)5) ，同時增(zeng)加2道直(zhi)密(mi)封唇(chun)加強防泄漏效果，其安裝示意(yi)圖(tu)如(ru)圖(tu)6所示。

圖(tu)4 變槳軸承原(yuan)密封結(jie)構

1—凸臺；2—主密封(feng)體(ti)；3—防塵唇(chun)(chun)；4—第(di)(di)3道(dao)(dao)封(feng)油(you)唇(chun)(chun)；5一第(di)(di)2道(dao)(dao)封(feng)油(you)唇(chun)(chun)；6—第(di)(di)1道(dao)(dao)封(feng)油(you)唇(chun)(chun)；7—第(di)(di)1道(dao)(dao)直密封(feng)唇(chun)(chun)；8—第(di)(di)4道(dao)(dao)封(feng)油(you)唇(chun)(chun)；9—第(di)(di)2道(dao)(dao)直密封(feng)唇(chun)(chun)

圖(tu)5 新型防泄(xie)漏(lou)密封圈截面示意圖(tu)

圖6 新型(xing)防泄漏密封安裝(zhuang)示(shi)意圖

第(di)1道封(feng)油(you)唇(chun)前端與變(bian)槳軸承內(nei)(nei)圈(quan)(quan)的外(wai)圓(yuan)表面緊(jin)密(mi)接觸，末端與外(wai)圈(quan)(quan)的內(nei)(nei)圓(yuan)表面緊(jin)密(mi)接觸，其外(wai)側凸起的弧(hu)面有(you)利于抵(di)消變(bian)槳軸承內(nei)(nei)部的潤(run)滑脂壓力，可防止潤(run)滑脂從第(di)1道封(feng)油(you)唇(chun)與內(nei)(nei)外(wai)圈(quan)(quan)之間的間隙泄漏。

第2道、第3道封油(you)唇(chun)外(wai)形呈魚尾狀，其與內圈外(wai)圓表(biao)面上的密(mi)封槽接觸，兩者之間存在微小的間隙，丁晴(qing)橡膠密(mi)封圈具有(you)一定的彈性，既能保證變槳軸承正常回轉，又能防止從(cong)第1道封油(you)唇(chun)泄漏的潤滑脂繼續向外(wai)泄漏。

第4道封油唇與外圈的嵌槽接觸，可防(fang)止變槳軸承(cheng)泄漏的潤滑脂繼(ji)續向外泄漏。

防(fang)塵(chen)(chen)唇外形呈魚鰭狀，末端與(yu)(yu)內(nei)圈的(de)外圓表面(mian)緊(jin)密(mi)(mi)抵靠，其外側面(mian)凸起的(de)弧(hu)面(mian)不僅保證了防(fang)塵(chen)(chen)唇與(yu)(yu)內(nei)圈緊(jin)密(mi)(mi)抵靠，而且(qie)利(li)于加(jia)工。防(fang)塵(chen)(chen)唇具有(you)雙(shuang)向(xiang)防(fang)護的(de)特點，既能(neng)(neng)防(fang)止(zhi)泄漏的(de)潤滑脂繼續向(xiang)外部泄漏，又能(neng)(neng)防(fang)止(zhi)空(kong)氣(qi)中(zhong)的(de)灰(hui)塵(chen)(chen)、雜質或其他(ta)有(you)害物(wu)質進入到變槳(jiang)軸承(cheng)內(nei)部導致溝道磨損(sun)或發熱卡(ka)死，造成風電機組(zu)無法正(zheng)常工作，甚至出(chu)現重大事故(gu)。

第1道(dao)、第2道(dao)直密封唇與(yu)外(wai)圈表面接(jie)觸，可防止泄(xie)漏(lou)的潤滑(hua)脂繼續向外(wai)泄(xie)漏(lou)。

凸臺位于主(zhu)密(mi)(mi)(mi)封(feng)體上(shang)，上(shang)表面(mian)為平面(mian)，同(tong)時與防塵唇之(zhi)間(jian)預留了(le)安裝(zhuang)工(gong)具操作空間(jian)，可使用帶滾輪結構的操作工(gong)具沿凸臺上(shang)表面(mian)前(qian)后(hou)滾壓，將密(mi)(mi)(mi)封(feng)圈(quan)壓實(shi)，從而保(bao)證密(mi)(mi)(mi)封(feng)圈(quan)的密(mi)(mi)(mi)封(feng)效果。

新型防泄漏密封圈整體外形呈魚骨形，采用1道(dao)防塵唇、4道(dao)封(feng)油唇、2道(dao)直(zhi)密封(feng)唇，可有效杜絕(jue)軸承內部潤滑脂向(xiang)外泄漏(lou)。

1.3 合理維(wei)護并(bing)及時更換損(sun)壞或老化的密封圈

必須嚴格按規定的工藝安裝或維護密封圈，避免(mian)密(mi)(mi)封(feng)圈(quan)安裝不合格(ge)或密(mi)(mi)封(feng)圈(quan)損壞的情況。對漏脂變槳軸承(cheng)密(mi)(mi)封(feng)圈(quan)進行檢(jian)查，如(ru)發現密(mi)(mi)封(feng)圈(quan)存在老化(hua)、磨損嚴重(zhong)、破損、翹曲變形等情況，需及時清(qing)理(li)漏脂，并按工藝要求更換新密(mi)(mi)封(feng)圈(quan)。

1.4 縮小液(ye)壓拉伸器拉伸頭尺寸

與液壓拉伸器供應商進行技術溝通，縮小拉伸(shen)(shen)頭外形(xing)尺寸，避免液(ye)壓拉伸(shen)(shen)器現場作業時擠壓損壞密封圈；進一(yi)步規范現場安裝工(gong)藝，增加一(yi)項“液(ye)壓拉伸(shen)(shen)器現場作業時，檢測拉伸(shen)(shen)頭與(yu)密封圈距離”的工(gong)序。

2 改善(shan)變(bian)槳(jiang)軸承內部結構

2.1 溝(gou)道底部溝(gou)槽

變槳軸承溝道結構設計不僅影響潤滑脂在軸承內部溝(gou)道(dao)的(de)(de)(de)流動性，也影(ying)響(xiang)與溝(gou)道(dao)相連接的(de)(de)(de)一段(duan)排脂(zhi)孔的(de)(de)(de)直徑。潤滑脂(zhi)的(de)(de)(de)流動性與其流經的(de)(de)(de)截(jie)面形狀及面積有關，截(jie)面越小，流動性越差(cha)。

某供應商設計的變槳軸承溝道內部結構如圖7a所(suo)示，溝(gou)底全(quan)部為圓弧過(guo)渡，經風場實際驗(yan)證這種溝(gou)道截(jie)面(mian)形狀不利于潤滑脂在溝(gou)底的(de)流動。改進后的(de)溝(gou)道截(jie)面(mian)形狀如(ru)圖(tu)7b所(suo)示，溝底(di)增加了矩形溝槽，從而增加了潤滑脂的流動(dong)性。試驗結果表(biao)明(ming)，溝道截面形狀改進后潤滑脂可從排脂孔(kong)順暢排出，且密封圈無鼓(gu)包、漏脂現象。

圖7 某變槳軸承溝道(dao)結構

2.2 改善軸承脂孔尺寸與(yu)分布結構

GB/T 29717—2013《滾動軸承風力發電機組偏航、變槳軸(zhou)承》規定變槳軸(zhou)承注脂(zhi)螺紋孔(kong)規格(ge)一般為M10 mm×1 mm，排脂(zhi)螺紋孔(kong)規格(ge)為M14 mm×1.5 mm，當有特殊要求時排脂(zhi)孔(kong)數量、位置和規格(ge)由軸(zhou)承制造商(shang)與風電機組制造商(shang)協商(shang)確定。注脂(zhi)孔(kong)與排脂(zhi)孔(kong)結構如圖8所示。

圖8 注脂孔(kong)和排脂孔(kong)結(jie)構示意圖

由圖8可知，整個排脂通道為階梯結構，分為軸承外側與集脂瓶相接的螺紋孔部分和靠近軸承內側與溝道相連接的光孔部分。潤滑脂流經的截面面積越小，排出時阻力越大，因此，在軸承結構允許的情況下，適量增加軸承排脂孔外側連接螺紋孔的直徑和深度，盡量使排脂螺紋孔接近溝道，以減小潤滑脂排出的阻力。排脂孔靠近溝道的光孔部分由于受溝底設計槽寬限制，一般直徑為9 ~12 mm，若改善軸承溝底結構，增大槽寬，可考慮增加排脂孔靠近溝道的光孔部分的直徑，有利于排脂。

變槳軸承排脂孔與注脂孔一般均為間隔分布，排脂孔(kong)軸向(xiang)位(wei)置處于溝(gou)道中心。

3 合理選擇潤滑脂及(ji)集中潤滑系統設置

3.1 選(xuan)擇(ze)合適的潤滑(hua)脂

根據變槳軸承的實際工況、潤滑脂的稠度及其(qi)與密封(feng)圈(quan)的兼容性(xing)(xing)等選(xuan)擇合適(shi)的潤滑(hua)脂。潤滑(hua)脂使(shi)用溫度(du)為-40~150℃，應具備抗(kang)微動磨損性(xing)(xing)、極壓性(xing)(xing)、抗(kang)水性(xing)(xing)、防腐性(xing)(xing)和(he)泵送性(xing)(xing)良好等性(xing)(xing)能(neng)。

3.2 選擇合適(shi)的注脂量(liang)及潤(run)滑系統(tong)控制策略

強制要求變槳軸承最多只能加注70%的填充量，且使用集中潤(run)滑系統，不建議(yi)采(cai)用人工(gong)注脂的方式。

考慮到變槳軸承不運行或機組長時間停機狀態時集(ji)中潤(run)滑系統(tong)仍按其(qi)預設好的(de)固定程序繼續注脂(zhi)，因(yin)此(ci)需(xu)對集(ji)中潤(run)滑系統(tong)的(de)控制(zhi)策略進行(xing)優化，更(geng)改(gai)注脂(zhi)控制(zhi)方式為變槳軸承運行(xing)時注脂(zhi)(此(ci)時所需注脂壓力遠小于密封圈的密封壓力)，不運行時(shi)不(bu)注(zhu)脂(zhi)。同時(shi)參考(kao)變(bian)槳軸承變(bian)槳的角(jiao)度、速度、時間及累計變槳時間等因素設計控制策略，確定注(zhu)脂(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)頻(pin)率、時間(jian)等(deng)各項指標。另外(wai)，集中潤滑(hua)系統應根(gen)據現場的(de)(de)外(wai)界(jie)溫度進(jin)行(xing)調整，低溫時潤滑(hua)脂(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)稠(chou)度大，泵送(song)性較差，此時需要提高(gao)注(zhu)脂(zhi)(zhi)(zhi)頻(pin)率；高(gao)溫時潤滑(hua)脂(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)稠(chou)度小，泵送(song)性較好(hao)，此時需要降低注(zhu)脂(zhi)(zhi)(zhi)頻(pin)率。

針對集中潤滑系統的壓力泵或輸脂管中的空氣未完全排(pai)空(kong)造成漏(lou)脂的問題，可以在集(ji)中(zhong)潤(run)滑系(xi)統(tong)安裝完成后(hou)，與變(bian)槳系(xi)統(tong)進(jin)行聯合調試，通(tong)過實際(ji)運行集(ji)中(zhong)潤(run)滑系(xi)統(tong)檢驗變(bian)槳軸(zhou)承溝(gou)道中(zhong)是否有殘存空(kong)氣并(bing)進(jin)行充分排(pai)除。

3.3 增加(jia)廢脂清除系統

如圖9所示，廢脂清除系統的工作原理為：啟動液壓(ya)泵，壓(ya)力油(you)通過(guo)動力管A驅動廢(fei)油(you)吸(xi)(xi)(xi)排(pai)(pai)脂(zhi)(zhi)器(qi)將(jiang)(jiang)軸承內的廢(fei)油(you)吸(xi)(xi)(xi)入吸(xi)(xi)(xi)排(pai)(pai)脂(zhi)(zhi)器(qi)內腔(qiang)，然后分控箱啟動二位四通閥，系統換向(xiang)，壓(ya)力油(you)通過(guo)動力管B驅動廢(fei)油(you)吸(xi)(xi)(xi)排(pai)(pai)脂(zhi)(zhi)器(qi)將(jiang)(jiang)排(pai)(pai)脂(zhi)(zhi)內腔(qiang)中收(shou)集(ji)(ji)到的廢(fei)脂(zhi)(zhi)通過(guo)集(ji)(ji)廢(fei)油(you)管集(ji)(ji)中收(shou)集(ji)(ji)到集(ji)(ji)油(you)箱。

另外可采用真空袋代替集脂瓶來收集廢脂，或(huo)者縮短廢脂排出(chu)管路，增大集(ji)脂瓶管口直徑等(deng)方法來改善廢脂不(bu)易排出(chu)的情況。