馬建國(guó)，陳朝春，蘇 俊，王 超

（新疆龍?jiān)达L(fēng)力發(fā)電有限公司，新疆烏魯木齊 830054）

0 引言

隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制造技術(shù)水平發(fā)展，風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性不斷提高，由于小型風(fēng)電機(jī)組由于早期設(shè)計(jì)缺陷，造成機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性差，極易發(fā)生事故，這就需要現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員不斷發(fā)現(xiàn)、總結(jié)、處理缺陷，不斷優(yōu)化機(jī)組的運(yùn)行性能。2018 年新疆白楊河某風(fēng)電場(chǎng)金風(fēng)750 kW 機(jī)組主軸軸承在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生失效，由于主軸沒(méi)有安裝溫度檢測(cè)回路，最終導(dǎo)致機(jī)組發(fā)生火災(zāi)，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，為保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)主軸安裝溫度檢測(cè)回路顯得尤為重要。

1 金風(fēng)750 kW 機(jī)組主軸結(jié)構(gòu)與維護(hù)內(nèi)容

1.1 主軸結(jié)構(gòu)

金風(fēng)750 kW 機(jī)組采用“兩點(diǎn)支撐”主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（圖1），此種設(shè)計(jì)方式齒輪箱輸入軸作為浮動(dòng)端軸承，軸的偏移量是選擇軸承類(lèi)型的決定因素。因此在設(shè)計(jì)初期金風(fēng)750 kW 風(fēng)電機(jī)組主軸選擇了由瑞典SKF 公司制造的SKF24084 CA 和德國(guó)FAG 公司制造的FAG24084B.MB 調(diào)心滾子軸承，此兩款軸承具有兩列滾子，既能承受較大的徑向負(fù)荷力，亦能承受重大荷重及沖擊負(fù)荷，在某種程度上能承受兩個(gè)方向的軸向負(fù)荷。同時(shí)調(diào)心滾子軸承外圈滾道是球面形，鼓形滾子安裝在有2 條滾道的內(nèi)圈和球面外圈滾道之間，外圈滾道面的曲率中心與軸承中心一致，有良好自動(dòng)調(diào)心性能，能補(bǔ)償同軸度誤差，在軸出現(xiàn)撓曲時(shí)可以自動(dòng)調(diào)整，不增加軸承負(fù)擔(dān)。

圖1 “兩點(diǎn)支撐”主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.2 主軸維護(hù)內(nèi)容

依據(jù)《金風(fēng)750 kW 機(jī)組運(yùn)檢維護(hù)手冊(cè)》及技術(shù)監(jiān)督的相關(guān)內(nèi)容，每年應(yīng)對(duì)主軸做下列檢查。

（1）定期對(duì)主軸軸承進(jìn)行潤(rùn)滑。

（2）按照螺栓緊固力矩表緊固主軸承座與底座的連接螺栓。檢查主軸承的V 形密封圈是否有裂紋和破損，如果發(fā)現(xiàn)應(yīng)更換新的V 形密封圈。

（3）根據(jù)維護(hù)計(jì)劃的要求潤(rùn)滑主軸承，在加注潤(rùn)滑脂時(shí)，主軸必需旋轉(zhuǎn)。

（4）運(yùn)行5 年后，打開(kāi)主軸承座，將舊的油脂清潔干凈，加入新的油脂。

（5）每年檢查油脂的狀態(tài)，打開(kāi)軸承座的蓋子，取出約（2～5）cm3的油脂，裝入采樣瓶并密封，在采樣瓶上標(biāo)上風(fēng)機(jī)出廠編號(hào)和主軸承的編號(hào)。由專(zhuān)業(yè)的機(jī)構(gòu)對(duì)油脂的樣品進(jìn)行檢查，以判斷油脂和軸承的狀態(tài)。

（6）每年必須對(duì)機(jī)組振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并由專(zhuān)業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，判斷軸承的狀態(tài)。

2 存在的問(wèn)題

目前的維護(hù)手段有一定的局限性，通過(guò)對(duì)油脂和振動(dòng)數(shù)據(jù)的分析，能夠反映一段周期內(nèi)軸承的運(yùn)行工況，但采樣周期長(zhǎng)、受外界干擾因素大，不能夠?qū)崟r(shí)反映軸承的運(yùn)行工況。目前新疆地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)因?yàn)橹鬏S軸承失效，失效后軸承溫度迅速升高，由于機(jī)組主軸軸承沒(méi)有溫度監(jiān)測(cè)、報(bào)警裝置，機(jī)組無(wú)法停機(jī)最終導(dǎo)致機(jī)組著火事故的發(fā)生。

3 主軸溫度監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)及原理

在主軸承處安裝溫度傳感器，溫度傳感器測(cè)得主軸承溫度，利用ABB 生產(chǎn)的型號(hào)為“CM-TCS-23S”溫度監(jiān)視繼電器，將DIP 功能設(shè)置為“過(guò)溫監(jiān)視”和“雙閾值”，含義為過(guò)溫監(jiān)測(cè)2×1c/o 輸出觸點(diǎn)，開(kāi)路動(dòng)作原則。當(dāng)供電電源上電后，如果測(cè)量溫度值正常，輸出繼電器保持復(fù)位狀態(tài)。當(dāng)測(cè)量溫度值超出設(shè)定閾值38.1 ℃，輸出繼電器R2（預(yù)報(bào)警）動(dòng)作。當(dāng)測(cè)量溫度值超出設(shè)定閾值48.5，輸出繼電器R1（報(bào)警）動(dòng)作，風(fēng)力機(jī)機(jī)報(bào)“環(huán)境溫度PT100”故障，機(jī)組正常停機(jī)。當(dāng)測(cè)量溫度值下降后小于設(shè)定閾值31 減去遲滯（43.6 ℃），輸出繼電器R1（報(bào)警）復(fù)位，當(dāng)測(cè)量溫度值下降小于設(shè)定閾值32 減去遲滯（34.2 ℃），輸出繼電器R2（預(yù)報(bào)警）復(fù)位。溫度設(shè)定范圍值為（0～200）℃，用戶可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行溫度值的調(diào)整和設(shè)定，CM-TCS-23S 溫度監(jiān)視繼電器動(dòng)作邏輯、溫度特性曲線。

4 實(shí)施方案

在不影響機(jī)組環(huán)境溫度測(cè)量，機(jī)組能夠正常監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度，不需修改機(jī)組控制邏輯情況下，主軸溫度監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)由PT100，CM-TCS-23S 模塊及環(huán)境溫度檢測(cè)回路等組成，實(shí)施方案實(shí)物見(jiàn)圖2。

圖2 主軸溫度監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)

在主軸軸承外壁安裝PT100 溫度傳感器，連接到CM-TCS-23S 模塊的溫度檢測(cè)接口（T1/T2/T3），進(jìn)行主軸軸承溫度監(jiān)視，將風(fēng)機(jī)原有的環(huán)境溫度PT100 傳感器其中一根接線串于CMTCS-23S（溫度監(jiān)視）模塊輸出端子（11/12），主要針對(duì)主軸軸承異常磨損等情況導(dǎo)致溫升的變化做出快速響應(yīng)，一旦溫度上升至動(dòng)作值（48.5 ℃）后，立即報(bào)出“環(huán)境溫PT100”故障停機(jī)，提醒檢修人員對(duì)照主軸軸承進(jìn)行全面檢查。

5 總結(jié)

介紹金風(fēng)750 kW 風(fēng)電機(jī)組主軸布置形式、維護(hù)內(nèi)容、針對(duì)目前主軸無(wú)溫度監(jiān)控裝置缺陷，研究出了設(shè)備改造方案，在不改變機(jī)組控制邏輯的情況下，對(duì)主軸軸承加裝了溫度傳感器、溫度監(jiān)視器，可以有效防止因?yàn)橹鬏S軸承失效、溫度升高導(dǎo)致的機(jī)組火災(zāi)事故發(fā)生。本方案改造成本低、便于實(shí)施，為沒(méi)有安裝主軸軸承測(cè)溫系統(tǒng)的機(jī)組提供解決方案，供參考借鑒。