俞磊 彭定杰 陈子根 王维山 何艳秋

东方电气风电有限公司 四川德阳 618000

发电机是风力发电机组的重要部件，对发电机进行预防监测变得非常重要。双馈风力发电机组是目前一种主流机型，双馈发电机的典型故障部件包括轴承、定转子、集电环等。其中30～40%的故障是由轴承引起的；随着风场机舱内更换轴承技术日益成熟，监测发电机轴承早期故障对降低风场成本有重要意义[1]。

1 轴承寿命影响因素

双馈发电机轴承主要采用深沟球轴承或圆柱滚子轴承。一个完整的轴承配置包括轴承、轴、轴承座、润滑剂和密封件等。

通过机组多年运行经验分析，影响双馈发电机轴承寿命原因主要有以下几点：

（a）选型不当，载荷过低

（b）生产工艺，公差配合和轴承的游隙不当

（c）运输、吊装冲击载荷造成破坏性压痕

（d）对中误差、轴向位移

（e）润滑系统故障未及时排查

（f）油脂不统一、污染

（g）排油不畅

（h）轴电流电蚀

实践统计，相同的轴承在同样的工作条件下，仍会达到不同的寿命。在实际使用时轴承出现的故障通常不是疲劳所致，更多是因为缺油、污染、磨损、不对中所致。

2 轴承损伤失效发展的阶段

（a）轴承出现损伤，轴承形成损伤原因有多种，常见如上文说述。

（b）轴承缺油。轴承损伤为不可逆损伤，损伤后，运行过程中发热量增大，油脂消耗速度增大，而注油脂量不变，当注脂量不能满足耗量速度时，轴承磨损加剧，发热量加剧，损伤进一步扩大，轴承腔室内缺油脂范围扩大。此时发电机在运行中会出现异响。

（c）轴承卡涩、磨损，保持架出现磨损。轴承腔室内大范围缺油，滚动体与滚道磨损加剧，滚动体与保持架卡涩、磨损，轴承腔室内出现金属粉尘，油脂变质，轴承发热量进一步增大，出现油脂分离，油脂板结；轴承内部出现局部干磨，温度急剧升高，油脂发黑、液化、汽化。此时发电机在运行中异响加剧，伴随振动现象，通常会温度超限[2]。

（d）轴承抱死阶段。随着轴承滚动体与滚道、滚动体与保持架磨损，滚动体变形，滚动体不受保持架束缚，跑偏、移位，冲击保持架；滚动体移位跑偏会导致轴承抱死，伴随保持架散开。

轴承内部出现磨损或者干磨现象，轴承温度会急剧升高，轴承抱死前后一般均会出现高温现象。

3 轴承损伤监测

3.1 在线振动监测

发电机上加装在线振动监测系统，能检测到发电机产生的各种高次谐波，判断轴承轻微损伤状况。

3.2 轴承温差

分析发电机前后轴承（双轴承结构）温差，前后轴承工况相同，转速、注油相，载荷相近，大量数据证明前后轴承温差超出较大范围，证明轴承存在损伤[3]。实践统计全国在运行25个风场MW双馈风力发电机2010-2015年运行数据，数据显示：

（1）发电机前轴承[1]与后轴承[2]正常运行温度范围相近，范围在0℃-80℃（户外温度范围为-20℃至40℃）。

图1 发电机前后轴承温度随季节变化

（2）发电机前后轴承温差保持在40℃范围内时，及时对轴承温度较高一端加注油脂、清理废油、疏通废油排泄系统，很大程度上延长轴承使用寿命。

图2 该风场因轴承抱死而下架2台电机

图3 该风场因轴承报高温更换过轴承

图4 该风场未出现发电机故障

3.3 轴承温升

轴承温升应满足设计要求，当轴承温升达到8～10℃/S时，说明轴承已经损伤较大，需要更换轴承，此时发电机在运行中应存在较大振动和异响。

3.4 机组自身发电机温度监测系统

双馈发电机依据设计的转速、额定功率、功率因数等设置各部件温度参数，当机组达到触发机组报警时，应对发电机及时进行检查和隐患排除[4]。

4 结语

（1）分析了影响发电机寿命因素。

（2）通过各种监控方法，在生产运行中能及时发现存在的隐患，及时采取方法措施。

（3）通过对轴承温差和轴承温升数据监测，积累发电机运行维护经验。

注：

①发电机前轴承指发电机驱动端轴承。

②发电机后轴承指发电机非驱动端轴承。