何永科， 宋曉驤

（西安永電金風科技有限公司，西安710200）

大型風電用BT軸承安裝工藝優(yōu)化

何永科， 宋曉驤

（西安永電金風科技有限公司，西安710200）

針對目前金風科技1.5MW永磁直驅(qū)風力發(fā)電機裝配中的BT軸承冷凍安裝的工藝進行分析，闡述了該工藝存在的質(zhì)量隱患。并提出一種新的軸承加熱安裝工藝，徹底解決了現(xiàn)有工藝帶來的質(zhì)量問題，同時提高了作業(yè)效率。

風力發(fā)電機；軸承安裝；質(zhì)量；效率

1 現(xiàn)狀

隨著我國風電市場的進一步擴大，風電的應(yīng)用快速成熟，進一步加快了風電設(shè)備制造業(yè)的發(fā)展，由此帶來的風電設(shè)備的質(zhì)量控制水平已經(jīng)成為風電發(fā)展中的主要關(guān)注點。在直驅(qū)永磁風力發(fā)電機的制造中，軸承的安裝質(zhì)量直接影響著軸承的壽命，從而決定著整臺發(fā)電機的運行壽命。

目前，金風科技永磁直驅(qū)風力發(fā)電機采用外轉(zhuǎn)子、雙軸承結(jié)構(gòu)。其中軸系部分的動定軸材料為QT400，所用軸承直徑尺寸大，軸系的裝配一直屬于質(zhì)量控制的關(guān)鍵點，尤其是前端BT軸承采用冷凍法進行裝配。采用的具體工藝是:1）將BT軸承上、下外圈冷凍至-45℃，轉(zhuǎn)動軸（鑄件）為室溫狀態(tài)下，安裝冷凍后的下外圈，之后涂定量的油脂；2）室溫下使用專用的吊具安裝BT軸承內(nèi)圈，加注定量的油脂；3）再安裝冷凍后的上外圈；4）按工藝要求安裝配作的軸承固定圈；5）對轉(zhuǎn)動軸整體加熱至80℃并保溫2 h進行裝配。如圖1所示。

圖1

2 存在的問題

采用上述工藝安裝軸承時，在安裝過程中由于軸承上、下外圈冷凍后溫度約為-45℃，與室溫溫差過大，在安裝并恢復至室溫的過程中經(jīng)常出現(xiàn)冷凝水，部分冷凝水會積聚在軸承與動軸之間，加注油脂時表面還存在一層凍霜，使用一般的方法無法徹底清除凍霜，油脂會將冷凝水封存在軸承本體上，時間長了容易造成軸承生銹，從而極大地影響軸承壽命，并由此直接地影響發(fā)電機整機的壽命。

3 工藝優(yōu)化方案

結(jié)合軸系整體裝配工藝，考慮采用加熱裝配的方法進行軸承的裝配。首先對轉(zhuǎn)動軸進行加熱，使其達到額定的膨脹量，軸承上下外圈和內(nèi)圈在室溫狀態(tài)下進行裝配，完成軸承裝配后再對動軸整體加熱保溫，之后進行軸系整體裝配。

原工藝流程：軸承外圈冷凍至-45℃→安裝下外圈→常溫安裝內(nèi)圈→安裝上外圈→安裝軸承端蓋→動軸整體加熱80℃保溫2 h套裝。

新工藝流程：轉(zhuǎn)動軸加熱至75℃→常溫安裝下外圈→安裝內(nèi)圈→安裝上外圈→安裝軸承端蓋→動軸整體加熱至溫差要求值裝配。

在設(shè)定好工藝流程后，需根據(jù)轉(zhuǎn)動軸和軸承的設(shè)計尺寸以及過盈量的尺寸計算BT軸承安裝中的溫度要求值。計算如下：

3.1 理論計算

首先對轉(zhuǎn)動軸額定膨脹量需要的加熱溫度進行計算：

式中：T為加熱或冷卻溫度℃；δ為實際配合過盈量，mm，一般取δ＝0.1～0.225mm；Δ為最小裝配間隙，mm，一般取Δ＝0.001～0.002 mm；d為配合直徑，d＝655 mm；T0為裝配環(huán)境溫度，℃；k為溫度系數(shù)，k×10-6為材料線膨脹系數(shù)，1/℃。

取δ＝0.1～0.225 mm，則T-T0＝（δ+Δ）/（k×10-6×d）＝（δ+ 0.001）/（11.2×10-6）×655≈13.88～30.81℃。

據(jù)上可知，加熱溫度與環(huán)境溫度差達到30℃左右，足以保證軸承外圈的裝配。

3.2 實驗情況

根據(jù)上述理論計算，我們做了如下現(xiàn)場實驗：抽取10臺發(fā)電機生產(chǎn)中的軸系裝配過程，對環(huán)境溫度進行測定確認，使用動軸加熱專用工裝（如圖2）將轉(zhuǎn)動軸的溫度加熱至高于環(huán)境溫度30℃以上，確認軸承是否可以順利安裝到位。

圖2

實驗記錄如表1。

表1 實驗記錄 ℃

上述10臺軸承安裝過程順利，未出現(xiàn)因配合問題引起的安裝問題。故將此工藝進行固化，確定溫差達到35℃即可完成軸承的裝配。

根據(jù)上述理論計算和試驗結(jié)果，使用這種加熱安裝軸承的工藝，有效地杜絕了冷凝水帶來的軸承生銹等質(zhì)量隱患，提高了軸承安裝及使用中的可靠性。

同時，采用該工藝提高了工效，節(jié)省了冷凍柜等設(shè)備的使用。原工藝與新工藝對比見表2。

表2 原工藝與新工藝對比

4 結(jié)語

由上述結(jié)果可以看出，新的工藝方法有效地解決了原工藝中產(chǎn)生的冷凝水對軸承壽命的影響，同時提高了BT軸承的安裝效率。這是大型BT軸承安裝工藝的一次探索，對后期的產(chǎn)品質(zhì)量的提升和生產(chǎn)效率的提高都有較大的意義。

（編輯啟 迪）

TH 133.3

B

1002－2333（2014）05－0232－02

何永科（1978—），男，工程師，主要從事直驅(qū)永磁風力發(fā)電機的生產(chǎn)制造技術(shù)研究。

2014-02-28