兆瓦级风电机组变桨轴承开裂原因分析及对策.docxVIP

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兆瓦级风电机组变桨轴承开裂原因分析及对策

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2.龙源电力（上海）风力发电有限公司上海浦东新区200120）

摘要：风电并网可有效节约当前化石能源的有效措施，风能是一种洁净清洁能源，符合当前节能减排的基本需求。兆瓦级的风电机组构建，其适应风电行业的发展需求，配置大直径叶轮，达到兆瓦级。其在具体的服务中，对推动电力行业发展具有积极作用。然而，兆瓦级风电机组在实际的工作中，大直径叶轮受到自重和风荷载的作用，可能会出现变桨轴承开裂的问题，不利于风电机组的服务，甚至造成安全事故的发生。故此，文章对兆瓦级风电机组变桨轴承开裂原因展开分析，再提出相应的应对措施，旨意推动兆瓦级风电机组的服务能力和服务稳定性提升。

关键词：兆瓦级；风电机组；变桨轴承；开裂；原因；对策

风能是一种洁净清洁能源，且随着风电的研究不断深入，风电机组的相关技术不断完善，为风电行业的发展奠定基础，实现了产业化与规模化。兆瓦级风电机组属于大型风电机组，机组在具体的服务中，兆瓦级风电机组选用大直叶轮，达到提高机组性能的目的。但是，大直径叶轮在具体的工作中，容易受到外界因素，造成变桨轴承开裂问题。基于此，本文结合实际情况，展开对兆瓦级风电机组变桨轴承开裂原因分析，并提出相应对策，详细内容如下。

1兆瓦级风电机组研究

（1）塔架。它是风电机组的主要支撑部分，避免风电机组在实际的服务中出现问题。塔架在具体建设中，应具有良好的承载能力，确保塔架的刚度与强度，促使塔架能在恶劣气候环境下，维持风电机组的安全性。故此，可将塔架理解为兆瓦级风电机组的安全维持装置，直接决定了风电机组的工作性能。

（2）叶轮。风电机组部分，主要承担将风能转化为机械能的部分。其中，叶轮主要是由3个叶片、轮毂几个部分构成，其中叶片与轮毂之间连。轮毂的作用是促使叶片和主轴之间固定连接。轮毂的形状相对复杂。叶片则是采集风能的关键，在具体的叶片布置中，3个叶片之间的夹角控制在120°。叶片所承担的静荷载、动荷载将传递到轮毂，这样则会影响轮毂的受力，造成轮毂受力复杂。轮毂的设计合理性直接影响风电机组的整体性能。

（3）机舱底座。机舱底座与大轴、增速机此轮箱、发电机等具有直接联系，实现对这些设备的固定。按照结构形式划分，可划分为铸造和焊接2种形式。在实际的机舱底座服务中，会受到发电机旋转产生的共振影响，如果机舱底座稳定性不佳，则容易造成安全事故，需要给予足够重视。

对于变桨轴承则是风电机组的关键部分，是兆瓦级风电站的常用设备。主要位置为叶片和轮毂之间，叶片能相对其轴线旋转实现变桨，进而达到增强风力发电机风能利用能力的目的，还能优化兆瓦级风电机组的输出功率曲线，应用价值显著。在具体的变桨轴承工作中，主要受到空气动力、重力、离心力等所致的荷载。变桨轴承的工作高度相对较高，一般为40~60m，这一特点使得变桨轴承拆装相对困难，故此，要求变桨轴承具有良好的工作性能。

2兆瓦级风电机组变桨轴承开裂原因分析

2.1兆瓦级风电机组情况

现结合实际情况，对兆瓦级风电机组变桨轴承开裂的原因进行分析，为具体问题处置奠定基础。现以某低速风电场为例，该风电场巡检工作中，检查出一风电机组桨叶的变桨轴承外圈0°位置出现裂纹，机组停运，并更换叶片及变桨轴承，实现机组正常运行。该风电机组为2.X兆瓦级风电机组主力机型，变桨轴承为国内某企业生产，机组投入使用时间3年以内，风电场的平均风速≤6m/s。

2.2变桨轴承开裂原因

结合变桨轴承的工作环境，可以发现，变桨轴承的工作环境恶劣，外界因素对轴承的影响较大。在具体的工作中，变桨轴承的转动频次高，负荷混乱。这些原因的综合作用，使得变桨轴承的开裂原因相对复杂。结合变桨轴承的基本情况，从多个角度入手，对具体的失效原因进行分析。

（1）设计因素。变桨轴承的设计与裂缝产生具有关联，结合风电场的基本情况，建立变桨轴承的载荷模型。再的结合有限元计算方式，实现对变桨轴承的相关校核计算，进而获取变桨轴承的设计方案，具体设计中，应确保变桨轴承的设计余量，如果余量不足，可能会影响变桨轴承的安全新。结合上述案例中，发现断裂位于荷载较为集中的位置，经过拆解后，发现断裂处存在较为严重的锈蚀，说明防腐设计不够全面，造成安全隐患。

（2）风电场风况的影响。了解风电场的风况，确定机组载荷是否满足具体情况。①极限载荷分析。主要是对电场参数和机组设计风况参数，具体的分析中可分析影响机组关键部位极载荷的因素，确认这些部位的静强度和净空情况，并判断是否符合标准。②疲劳载荷分析。对比风电场与风电机组的设计风况参数，主要以关键部位为切入点，判断这些部位是否符合设计。借助风况分析，能够得到关键部位的具体参数情况，判断是否符合标准。

（3）机组运行维护情况。运行维护是机组正常运行的根本，在具体的运行维护中，需要定期维护，检查运维记录，