风电齿轮箱高速轴轴承振动应用研究

发表时间:2021/4/28   来源:《科学与技术》2021年1月第3期   作者:孙晓菊
[导读] 风电齿轮箱中会使用高速轴轴承传递能量,
        孙晓菊
        采埃孚(天津)风电有限公司   300402
        摘要:风电齿轮箱中会使用高速轴轴承传递能量,而高速轴轴承的振动参数很可能会对该设施的运行状态造成极其严重的影响,因此为了能够保证风电齿轮箱的运行质量,需要对高速轴轴承的振动情况进行分析。基于对风电齿轮箱高速轴轴承振动测试方案的确定,文本探讨了在具体的处理过程中,针对振动的控制方案,从而保证该系统可以在寿命周期内保持安全稳定。
        关键词:风电齿轮箱;高速轴承;振动参数

        引言:风电齿轮箱的高速轴轴承在装配中,需要全面根据高速轴轴承的装配位置、高速轴的配置方案以及具体的安装要求对轴承进行建设,同时轴承设施的运行参数和工作质量也必须要能够得到精准化的分析,唯有如此才可以使得高速轴的轴承在振动参数上可以得到精准化的控制,之后确保轴承的运行稳定,此时要求在振动的测试过程,必须采用专业化的方法得到结果。
一、风电齿轮箱高速轴轴承的振动测试方案
(一)外观检查工作
        外观检查是高速轴轴承检查过程中的最基础性检查项目,要求专业的工作人员需要对现场的外圈、内圈、保持架以及滚子等材料进行专业性的目测处理,如果发现轴承的使用上不存在较为严重的异常磨损时,那么就可以确定该轴承在使用过程中,也可以只有在确定轴承所有零部件的结构在目测检查上不存在问题时才可经过后续检查,当然在振动测试方案中,通过了目测现场并不意味着该轴承可直接使用,而是需要经过后续的进一步验证。
(二)自然频率分析工作
        轴承自然频率的分析中,要采取专业的计算方法,以得到高精准性的分析结果,针对高速轴轴承自然频率的分析工作,其目的是通过对轴承零件的参数分析实现频率的分析工作,分析是否和其他设备的自然频率相同,以防范由于自然频率相同从而引发共振问题,并导致轴承遭受破坏[1]。在具体的计算过程中,需要计算高速轴的各类零部件的自然频率,并且设定高速轴转速参数。比如将转速控制为1802r/min,其中内圈的特征频率参数是461.60Hz,外圈的特征频率参数是379.40Hz,滚子的特征频率参数为147.00Hz,而对于保持架,在内圈转动和外圈振动时,其特征频率分别为13.55Hz和16.48Hz,之后要与风力发电机组的其他连接件的自然频率进行对比和分析操作。
(三)振动参数分析工作
        在振动参数的分析中,参数处理是震动分析过程中的最核心工作,必须要对测试结果以及轴承的振动特性进行综合性的分析,并且得到频谱曲线。
        在本文研究的轴承中,转速参数是1802r/min,通过对轴承轴向振动频谱曲线的分析可以发现,在振动参数低于3000Hz的低频区域时,齿轮箱1和2的振动幅度基本相同。大于3000Hz的高频区间时,齿轮箱2的轴承振动幅度大于齿轮箱1,并且振动的幅值在最高点上处于超标状态。

对于3000Hz及以上的区间段,需要针对轴承滚子的故障频率22倍和44倍,其中分别为3234Hz和6468Hz,而对于滚子的22~44波圆度比较差,产生的振动频率为3234~6468Hz,所以根据实际的应用情况,可以确定该轴承的振动会受到滚子第22~44的波纹度影响。在后续的检查中,要对轴承进行拆解作业,发现在滚子的波纹度中出现异常时,第11#滚子的第28波纹度为0.265μm,第12#滚子的第44波纹度为0.307μm,这两个参数都明显大于风电齿轮箱所要求的误差允许范围,需要对该轴承进行处理。
二、风电齿轮箱高速轴轴承的振动处理方法
(一)检查操作方法
        在风电齿轮箱高速轴轴承的检查处理过程,必须要能够通过详细的检查作业保证质量,比如在机械测试之前,要通过目测审查办法进行验证,通过了审查后,采用专业设备对其进行检查,之后取得到的处理曲线,对当前存在的问题进行预测。比如借助上文中提及的方案,就可以直接确定可能存在问题的区间,因此在后续的处理阶段,就可以根据该区间的处理工作模式和处理工作效果,实现对检查措施的专业化整理。此外针对详细的检查处理工作模式,还需要根据该方案的建设要求以及相关技术体系的使用标准,实现对操作方法的科学设定,有必要时可以建立专业的检查工作制度,从而让所有的施工项目都可以在施工前,轴承设备要经过专业化的处理工作。
(二)工艺检查方法
        在风电齿轮箱高速轴轴承的工艺检查过程,要能够对相关的器件进行详细化的检查,一方面要对具体的检测技巧和检测参数进行分析,另一方面要根据所有工艺处理参数对技术工艺和利用方案进行处理,只有在所有的工艺都得到了专业化的处理工作成果之后,才可以确定最终得到的检查结果具有极高的精度。此外在各项工艺的进一步检查中,无论是对于使用的设施还是相关器件,都需要经过专业化的整理,也就是说检查设备的专业使用之前,也要落实信息分析工作,如果发现某设备的使用效果和处理要求不匹配,那么需要使用备用设备落实轴承振动检查工作。
(三)效能分析工作
        效能的分析工作是指,要详细检查并分析在轴承零部件振动参数产生时,相关设备的运行状态和运行结果,如果发现现有的运行效果和已经设定的设备运行方案存在过大的偏差时,那么就可以备用的轴承可靠性较低而不可使用[2]。此外针对效能的分析作业,也包括对轴承的参数处理,要求分析轴承的实际运行参数,并且对该运行参数的应用标准和应用方法进行整理,如果发现从现有的处理结果上来看,相关效能的分析工作和取得的作业效果存在较大的误差偏差时,那么该高速轴轴承不可利用。
(四)结果处理工作
        在专业检查结果的处理过程,一方面要落实存在问题的检查工作,如果发现某设备使用过程与设定的工作标准存在过大的偏差时,那么不但该轴承不可直接使用,同时针对同类型部件的后续处理方法以及对于其他专业检查方法,都需要经过持续性的研究,方可全面消除其中存在的制作缺陷和使用问题。另一方面需要对处理结果进行专业化的控制,要根据该问题的成因以及某一批次零部件的检查方法,找到振动异常问题成因并消除。
结论:综上所述,风电齿轮箱高速轴轴承的振动检测过程,包括目视检查工作、自然频率的分析工作以及检测数据的处理工作,只有在所有的分析结果都具有了可靠性和专业性的情况下,才可完成专业的处理任务。对于专业的施工过程,要通过对检查结果的利用、分析和查找,以研究当前的处理结果是否具备良好的利用价值。
参考文献:
[1]刘茜如.风电齿轮箱高速轴轴承振动的应用分析[J].课程教育研究,2019(19):231.
[2]高远俊,戴虎,李兴林.风电齿轮箱高速轴轴承振动的应用分析[J].轴承,2016(04):50-51+56.
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