【摘要】雙饋異步風力發電機是早期應用最廣泛的風力發電機，雙饋異步風力發電機采用雙軸承結構，即發電機驅動端、非驅動端各有一個軸承。隨著投運年限的增長，機組出現發電機軸承溫度高、振動異常、異響等問題并呈劣化趨勢，成為困擾風電場運行維護的難題。本文結合風電場實際運行維護情況開展具體分析，研究雙饋風力發電機軸承損壞的原因，在風力發電機組運行維護工作上制定精細化措施，使發電機軸承發揮最佳性能，延長使用壽命。【關鍵詞】雙饋風力發電機發電機軸承運行維護1.發電機軸承常見問題由于發電機軸承位于發電機內部，通常無法直接觀察到軸承運行情況，一般風機檢修和巡檢也無法直接檢查發電機軸承情況，在日常運維中可借助風機后臺監控、在線振動監測系統等技術手段進行判斷。一般發電機軸承異常情況有：軸承溫度高告警：風電機組發電機在軸承端裝有溫度傳感器，通過風機后臺監控系統監測發電機軸承溫度，可發現發電機軸承溫度變化趨勢，掌握軸承運行情況。當溫度超過限值，監控系統發出軸承溫度高告警。軸承異常振動預警：通過在線振動監測系統，實時監測發電機軸承振動情況，定期進行振動曲線分析，可發現軸承存在的異常情況。軸承異響缺陷：在風機定檢、登機巡檢過程中，設定發電機的運行轉速，通過較高轉速，測試查看發電機軸承在運行過程中異響情況。2.發電機軸承異常案例與分析2.1發電機軸承欠潤滑損壞案例打開發電機端蓋檢查發電機軸承、軸承滾道內潤滑油脂已消耗干凈，僅在滾動體保持架表面附著一層油脂，并且油脂有氧化干涸現象，如圖1-1、1-2所示。將發電機軸承拆下觀察，內面與外面一致，油脂已消耗殆盡。在風機運行過程中，滾動體與內外圈干磨，失去潤滑導致軸承異響、軸承溫度高，加速軸承損壞。圖1-1圖1-22.2發電機軸承過潤滑損壞案例打開發電機端蓋，可發現發電機軸承周圍覆蓋一層油脂且呈褐黑色，說明油脂已變質失效，如圖2-2所示。將軸承表面油脂擦干凈，在保持架表面和滾動體周圍有油脂凝固、板結現象，如圖2-1所示。發電機過潤滑會導致軸承溫度過高，從而影響潤滑脂的特性及質量，導致其流動性改變，最終可能出現凝固、板結，降低軸承的使用壽命。圖2-1

圖2-22.3發電機軸承潤滑脂質量差導致損壞案例某風電場2022年7月完成發電機軸承更換工作，2022年11月通過在線振動系統監測分析發現發電機后軸承振動異常告警。打開發電機端蓋檢查，發現發電機軸承滾動體和保持架覆蓋一層赤黃色油脂，油脂有干涸粉末狀的現象，說明油脂已變質，如圖3-1所示。將軸承拆下，發現在軸承內面潤滑脂加脂口附近有金黃色潤滑脂，質量正常，是自動潤滑裝置加注的油脂，如圖3-2所示。鑒于該軸承僅更換4個月，所加新潤滑脂呈干涸粉末狀的現象，說明該潤滑脂質量不合格。圖3-1圖3-2

3.發電機軸承異常問題的產生原因3.1發電機軸承潤滑不良原因分析（1）軸承潤滑油脂加注量不合適：發電機軸承潤滑脂加注方式有兩種，潤滑油脂泵定時定量注入和定期手動定量注入。軸承油脂加注量一般風機廠家在維護手冊都給予詳細說明，但在軸承更換后首次潤滑量較少說明。在實際維護中，定期手動定量注入，一次性注入潤滑脂量多，容易造成軸承過潤滑，導致軸承溫度高，潤滑油脂氣化出現油脂分離，潤滑油脂流動性改變，最終可能出現板結，影響潤滑脂的特性及質量。潤滑油脂泵定時定量注入則由于發電機軸承自動潤滑裝置故障并且未接入風機監控系統，造成長時間不注油，導致軸承欠潤滑。發電機自動潤滑裝置損壞未及時修復，采用手動注入潤滑油脂，又造成潤滑油脂加注過量。（2）軸承潤滑廢油脂未及時排出：在現場實際運行維護中發現發電機軸承廢油排出口容易堵塞，廢油脂未及時排出，廢油槽內只有油液。在高溫條件下油脂分離，油液滲出，油脂中添加劑、稠化劑殘留在軸承內，失去潤滑作業，降低軸承壽命。（3）軸承潤滑油脂質量不達標：國內潤滑油脂質量參差不齊，同一廠家同一型號潤滑油脂由于供貨渠道不同，質量相差較大。潤滑油脂質量不達標，軸承潤滑不足，引起軸承溫度高，加速軸承損壞，而高溫又加速油脂失效。（4）軸承潤滑油脂加注周期不合適：由于潤滑油脂受溫度影響大，風電機組由于安裝地理位置不同，工作環境溫度不同，軸承潤滑脂加注周期也不同，需及時跟設備廠家溝通，調整油脂加注周期。3.2發電機軸承電腐蝕損壞原因分析雙饋異步風力發電機在不同運行工況下出現電磁不平衡，產生軸電壓。當軸電壓較高時擊穿潤滑油膜形成軸電流，電流經過發電機軸承時產生電腐蝕，在軸承內圈、外圈和滾動體上形成微小凹槽，產生噪聲和振動導致軸承失效。4.解決發電機軸承問題的精細化運行維護措施4.1確定發電機軸承潤滑油脂加注量（1）發電機軸承首次潤滑油脂加注量通常低速運轉的軸承，其內的自由空間在安裝過程中會完全充滿潤滑油脂。而作為高速運轉的發電機軸承，其內的自由空間在安裝過程中應填充部分潤滑油脂為宜，具體量應根據軸承自由空間進行計算。對于帶金屬保持架的軸承，軸承內的自由空間體積約為：（不帶保持架的軸承略低于公式算出值）V=軸承內的自由空間體積（cm3）B=軸承寬度（mm）D=外徑（mm）d=內徑（mm）M=軸承質量（kg）軸承潤滑脂填充質量約為：m=潤滑油脂加注重量V=軸承內的自由空間體積（cm3）ρ=潤滑油脂密度（g/cm3）以某風電場采用的發電機陶瓷滾珠絕緣軸承為例，基本參數：軸承寬度B=65mm，外徑D=320mm，內徑d=150mm，軸承重量M=23kg。可計算得出軸承內的自由空間體積V=1127cm3潤滑油脂的密度ρ約為0.8軸承潤滑脂填充質量m≈900g（100%填充），在現場實際運行維護中，軸承首次加注潤滑油脂質量為675g（即75%填充）時，效果最佳。（2）發電機軸承日常維護潤滑油脂加注量根據預期的補充潤滑兩種方法：1）從軸承側面進行補充潤滑（如圖4-1所示），填充潤滑油脂為軸承座內自由空間體積的40%；補充潤滑量：Gp=0.005DB2）通過內圈或外圈中間的潤滑孔補充潤滑（如圖4-2所示），填充潤滑油脂為軸承座內自由空間體積的20%，補充潤滑量：Gp=0.002DBGp=補充的潤滑脂量（g），D=軸承外徑（mm），B=軸承寬度（mm）圖4-1圖4-2以風電場采用的發電機陶瓷滾珠絕緣軸承為例，基本參數：軸承寬度B=65mm，外徑D=320mm，內徑d=150mm，軸承重量M=23kg可計算得出軸承潤滑油脂補充質量Gp=104g（3）發電機軸承潤滑油脂補充周期圖4-3預估補充周期tf計算方法為：Ndm系數乘以相應的軸承系數bf-n=轉速（r/min）-dm平均直徑(mm)=(D+d)/2-bf取決于軸承類型和載荷條件下的軸承系數載荷比C/P以風電場采用的發電機陶瓷滾珠絕緣軸承為例，基本參數：軸承寬度B=65mm，外徑D=320mm，內徑d=150mm，軸承重量M=23kgNdm系數=（320+150）*1500/2=352500通過圖4-3對比可以看出潤滑周期約為3.5至6個月。補充潤滑周期tf是以礦物油為基礎油的高品質鋰基潤滑脂在70℃的工作溫度下，正常發揮作用時估算的正常工作小時數。高性能潤滑油脂可以延長補充潤滑周期和具有更長的潤滑脂壽命。工作溫度高于70℃到最高性能極限（HTPL）之間時，溫度每升高15℃補充潤滑周期減半；低于70℃時溫度每降低15℃補充潤滑周期延長至兩倍。4.2發電機軸承自動潤滑裝置維護改造由于發電機軸承自動潤滑裝置故障信號未接入風機監控系統，自動潤滑裝置故障造成長時間不注油潤滑。風電場將發電機軸承自動潤滑裝置故障信號接入風機PLC輸入模塊，在風機監控系統已告警的形式提醒運維人員進行維修。并根據泵芯、分配器、油管出油情況，定期進行清洗、排堵，清理油脂容器罩老化油脂。4.3清理發電機軸承排油口廢油隨著機組運行年限增長，軸承排油口堆積了大量油脂稠化劑等添加劑容易造成排油口堵塞，廢油無法排出，影響軸承潤滑。風電場結合風機定檢對排油口、廢油槽進行深度清理，陶廢油。4.4清洗發電機軸承發電機軸承的欠潤滑、過潤滑、油脂質量不達標都在軸承內圈和保持架上殘留已變質失效的潤滑脂都會影響軸承潤滑。清洗發電機軸承，可將軸承內潤滑油脂徹底清洗干凈，軸承清潔的接觸表面可以增強潤滑油膜對其的附著性，改善軸承潤滑。但對于發電機軸承本體已出現損傷的情況，軸承清洗無改善情況。如圖5-1，2019年2月23日清洗軸承后，軸承未出現改善情況，9月3日，更換軸承后，發電機非驅動端軸承溫度趨于正常水平。圖5-14.5優化發電機軸承安裝工藝自主制作軸承更換工裝，在安裝發電機端蓋及油封時使用專業工裝平衡推進，避免傳統鐵錘敲擊造成端蓋與軸承受力不平衡，如圖5-2所示。在發電機軸涂抹抗蠕動腐蝕劑，軸承拆裝過程中避免損傷發電機軸及軸承，如圖5-3所示。發電機軸承是過盈裝配，安裝過程中需要將發電機軸承加熱，施工單位更多的使用電阻加熱器，無溫度控制、加熱不均勻、只加熱軸承內圈。使用專業感應式加熱器，當軸承與軸的溫差達到90℃時，是安裝軸承的最佳溫差，能夠保障軸承的最大使用壽命，如圖5-4所示。從左往右依次為：圖5-2、圖5-3、圖5-44.6采用陶瓷滾珠絕緣軸承代替非絕緣軸承雙饋異步發電機在不同運行工況下，電磁不平衡，產生軸電壓形成軸電流。在軸電流經過軸承時，對軸承內圈、外圈、滾動體產生電腐蝕。采用陶瓷滾珠絕緣軸承，軸承內部滾動體為絕緣陶瓷材質，無法在軸承上形成電流回路，從而避免軸電流對軸承的電腐蝕。4.7定期清理發電機驅動端、非驅動端接地碳刷雙饋異步發電機一般在驅動端與非驅動端均有接地碳刷，定期清理碳刷保障有效接地，可以將發電機軸感應電流導入大地，減少軸電流對軸承影響。5.結語發電機軸承故障處理時間長、成本高，對風電場效