一、风电主轴轴承配置形式
风力发电机有多种不同的设计型式水平轴或竖直轴、转子逆风或顺风、带齿轮箱或不带齿轮箱。传统的风力发电机的传动链通常由主轴、齿轮箱增速箱和发电机组成。每一个大型风力发电机中都至少要用到5个大型滚动轴承,包括主轴轴承、偏航变桨轴承以及增速箱轴承。根据不同类型的风力发电机的结构和使用要求,大型轴承的结构形状也会有所不同。下表列出了轴承在风电机组不同部件中的具体应用:
轴承类型球面滚子轴承单双排大直径圆锥滚子轴承圆柱滚子轴承滚球轴承旋转枢轴轴承与其相配的部件主轴、齿轮箱主轴、齿轮箱主轴、齿轮箱、发电机发电机偏航、变桨
如今安装的所有风力发电机中,75~80均采用主轴轴承支撑原理,也就是主轴承的内圈安装在旋转的主轴上。主轴起支承轮毂及叶片,传递扭矩到增速器的作用,主轴轴承主要承受径向力,其性能的好坏不仅对传递效率有影响,而且也决定了主传动链的维护成本,所以要求具有良好的调心性能、抗振性能和运转平稳性。在主轴上,采取双轴承的配置是比较常用的一种轴承配置形式,采用的轴承类型根据设计要求的不同而有所不同,但较为常见的轴承配置为调心滚子轴承或者圆锥滚子搭配圆柱滚子轴承的配置,大功率风力发电机采用大锥角双列圆锥滚子轴承或三列圆柱滚子轴承。11两点支撑此种设计为固定端浮动端轴承支撑的两点支撑形式是最典型的。轴承被安装在两个独立的或一个共同的轴承座内,转子端或齿轮箱端轴承都可以设计为固定端轴承。第一种形式提供了径向力和轴向力之间更为适合的比例,而且主轴的结构会导致固定端轴承的解决方案直径较大。采用第二种形式时,传递轴向载荷的轴肩的位置在主轴应力方面表现得更为有利,因为它避免了前轴承位置的台阶。只有转矩进入齿轮箱,在一定程度上保护了齿轮箱,但价格较贵(多一个轴承和轴承座,主轴也较长)。12三点支撑带轴承座的单独的固定端轴承三点支撑带轴承座的单独的固定端轴承采用三点支撑,一点是固定端轴承而另外两点是齿轮箱内的转矩支撑轴承。在此,齿轮箱输入轴轴承作为浮动端轴承。固定端轴承相对于齿轮箱输入轴的浮动端轴承的同轴度以及轴的偏移量,是选择轴承类型时的决定因素。固定端轴承采用单独的轴承座,推荐使用自调心轴承(例如调心滚子轴承)。另外重要的一点是,要在安装时确保固定端轴承位置和浮动端轴承位置之间的正确的距离。轴向力一定要作用在固定端轴承上r