风电机组主传动链轴承系统的可靠性方案—风电机组传动系统

宣安光：下面是最后一个给大家演讲的是比较有势力的构成公司，他们在主轴系统轴承配制的可靠性和方案介绍，下面请陆建国工程师给大家做介绍，大家欢迎。

陆建国：大家好，首先做一下自我介绍，我叫陆建国。是来自于铁姆肯中国投资有限公司的业务工程师，主要是负责业务区这边的主轴承和业务分析险情等分析的工作。今天我要跟大家所探讨的话题是风电机组主传动链和主轴，包括主轴承箱的解决方案的探索。

我的内容主要是三块，第一块是主轴轴承的支撑结构的设计趋势，第二个是主齿轮箱的轴承设计选型趋势分析的情况，这两块会讲得快一点，因为我想把重点放在第三块，这是目前轴承行业，全球轴承行业非常热门的话题，国内比较少，但是在国外是非常热门的话题。轴点白点蚀损伤的话在国内非常多，但是国内的客户还没有意识到。还不知道什么是白点蚀。

对于平衡你轴承可靠性和成本效率等多个方面的因素，从轴承的趋势来看的话，1.5兆瓦，包括部分1.5兆瓦以下的机型。主要典型的代表是1.5和2.5等等。还有一种是超大圆锥，单轴承的双链圆规。都是西门子三兆瓦的都有，五兆瓦以上的就是说这是什么界限，五兆瓦以上的，包括五兆瓦，一般来说是两种形式，一种是超大的圆锥，像六兆瓦，包括3.5兆瓦等等。还有如果是七兆瓦以上的，一般来说我们目前看到的基本上都是两个单位的。包括国外，国内的我们正在和他们合作的尤其像十兆瓦的机型，这种的话一般是单列圆锥。那么这些轴承选心形式更有优缺点。时间关系我拿一种来一个解释，比如说这里是一个调心轴承，我们知道在1.5兆瓦以下，包括部分的1.5兆瓦主流是调心轴承最大的优点是调心，也就是说你如果说轴以及轴承柱有一个大损伤的话，一般的话一般允许是正负1.5度的偏心，这是一个比较大的平衡，所以的话你可以看到在很多的情形，如果是两个双轴承方案的话，他的一个轴承座可以是分开的因为调心轴承对轴承度的要求相当低，这是他的优点，他的缺点是当你超过30%的时候，这个轴承就有可能会单列承载。所谓的单列承载只有一个列在。我们知道他的设计者在设计的时候假劣双列轴承都受载的，实际上只有一列在受灾，也就意味着他的承载能力降低为原地的1.73分之一，而不是二分之一。1.73分之一的话基本寿命也可以降低很多，因为你承载能力如果是降低为二分之一的话他的基本寿命就降为原来的十分之一，这不是一个线性关系，非常大。而且条形轴承内部的原因做不到存很多空，所以现场的话看到不少损坏的情况。我本来也是有幸参与了几次轴承分析，以及解决方案的处理。一开始对于损坏的轴承怎么样来处理的，一般是两种方案，一种方案是改设计，存在的局限是什么，锥轴承和圆柱轴承的话对轴心座要求比较高，不仅要改轴承，还要改轴承座等等，这种成本比较高，一般客户不愿意。另外一种方法加涂层，看起来是黑色的，和我们常说的发黑处理，或者是说氧化处理不一样的，氧化处理是内外圈都需要发黑，这种轴承的话只需要在轮子上加就可以了。

接下来是齿轮箱的设计方案，说起来的话起码两个小时才可以把这个话题讲完，我这里挑选一个行星轮，早期是条形滚轴承，像非常著名的布兰德早期就是这样，慢慢的欧洲改成的圆柱或者是圆锥轴承。圆柱一般是用四个圆柱，四列圆柱的话现场的情况用得还可以，但是潜在问题是四列很难保证受力均载，有四列，所以要加一定的安全性在里面，选性的话受的限制大一点。那么从发展趋势来看的话，现在对这个星星轮这一块的轴承有一个趋势，也就是说集成化。因为你现在功利越做越大，要求越来越高的话，会把这个外圈放在齿轮上可以是圆柱轴承，也可以是圆锥轴承，圆柱接触的比较多的，圆锥集成到上面的话，国内还是比较少的，齿轮的内孔作为滚道，加工难度和精度各个方面要求比较高。但是采用了这个以后可以解决跑圈的问题，而且提高了功率的问题。

我把重点放在第三块，就是说白点蚀损伤这一块。其他的行业以前非常少见，但是在风电行业，国外被发现比例是相当高，这种损伤有两种表现形式，一中是脆性剥落，有材料剥落下来，还有一种是轴向的断裂，我们说风电轴承，尤其是高速轴，以及高速中间轴的话，这种白点蚀比例非常高，但是国内很多人没有意识到是白点蚀损伤。为什么?因为看到这个损伤模式可能没有意识到，可能以为是材料本身的问题，或者是其他的问题等等这样考虑，并不会说意识到这是一个白点蚀的问题。如何来鉴别这个轴承的损伤，到底是不是白点蚀损伤呢?我们必须要做一个镜像的分析，也就是说深入到材料的结构去，为什么叫做白点蚀?这个名字怎么来的，为什么这么称呼?有原因的。

一般来说我们知道如果做过镜像分析的同事都知道，我们一般是做一个切片，把材料切下来做一个切片，然后先进行一个酸蚀，在切片上滴腐蚀性很强的酸，为什么酸蚀呢，如果直接把切片放在显微镜上去看的话，很多的零部件的表面光洁度非常好，看的话光密度好是一个镜面反射，这个图最下边的，左边是一个经面放射，你在显微镜上看到的是白蒙蒙的一片，也就是说看不到里面的组织结构的真正的东西。所以说我们做镜像分析的时候，必须有一个叫做酸蚀，腐蚀掉一部分的材料以后，左下角的图片右边部分是坑坑洼洼的。

坑坑洼洼之后是一个漫反射，在光学显微镜下可以看清楚我里面是一个什么样的结构，有什么样的组织结构，什么铁都可以鉴别出来，正常的情况下是需要做酸蚀实验。