风力发电变桨轴承缺陷检测
风电在用润滑脂监测及轴承磨损分析
风电在用润滑脂监测及轴承磨损分析摘要：本文对风电用润滑脂、风电轴承的磨损形式及原因进行了分析，并对某风场多台风机的主轴轴承润滑脂、偏航轴承润滑脂和变桨轴承润滑脂进行了宽温度范围滴点、铁磁性颗粒浓度、机械杂质和金属元素等性能指标的监测，分析了风机润滑脂的劣化情况和污染情况;同时对风机轴承的磨损情况及运行状况进行了分析，为风电轴承的供脂和风机的运维提供了科学依据。
关键词：润滑脂；轴承；机械杂质；磨损1基本情况概述随着国内风力发电行业进入蓬勃发展时期，风要性能优异的润滑剂对齿轮箱、主轴承、偏航轴承、电机组装机容量逐渐增多，由此对风电设备的维护保养也提出越来越严格的要求，要保证设备的故障率处于较低水平，因此风电设备运转部件的润滑逐渐引起重视。
风力发电机组的设备润滑条件非常苛刻，风机需要在野外可靠运行20年左右，能够经受住复杂风力交变载荷和极端的恶劣天气，这就需变桨轴承等部位提供长期的保护。
但随着设备的运转，润滑时间的延长，润滑剂不可避免出现衰变，使得润滑效果下降，造成设备的磨损，因此对风电润滑剂进行定期监测具有非常重要的意义。
目前，多数风场已建立了对齿轮箱润滑油的监测体系，根据监测的结果可以分析齿轮油的衰变情况及齿轮箱的运转情况。
但对风电机组润滑脂的监测尚未做到位，这与润滑脂自身特性以及取样有较大的关系。
风电润滑脂的取样较为困难，难以取得有代表性的样品。
但对风电润滑脂的监测依然有重要的意义，风机运维人员可根据润滑脂的监测结果判断润滑脂的衰变情况，并根据脂中存在的磨损颗粒和污染颗粒来判断风电轴承的磨损情况，从而更好的指导工作人员对风机进行维护。
对风电轴承润滑脂和轴承的磨损进行了分析，并监测了某风场主轴轴承、变桨轴承和偏航轴承所用润滑脂的宽温度范围滴点、铁磁性颗粒浓度、Fe含量、Cu含量、机械杂质。
结果表明：部分风机主轴轴承润滑脂宽温度范围滴点发生大幅降低，最高降低73℃，建议对滴点降低超过30℃的主轴轴承润滑脂进行更换。
风力发电机偏航轴承故障检测分析研究
0引言风力发电是一种清洁能源,近年来装机容量快速增长。
偏航轴承是风电设备中最重要的零部件。
偏航轴承性能与工况的好坏直接影响偏航系统甚至整个设备的性能。
因此,研究偏航轴承的失效机理,提出合理化建议为改善轴承质量提供一定理论依据,对生产实践起到一定的指导意义[1-5]。
以内蒙古某风电场偏航轴承设备损坏问题、对偏航轴承的实效问题加以研究。
针对失效设备做出一系列实验研究,逐一排查偏航轴承失效原因,为同类型设备提供参考。
根据偏航轴承检验评估工作方案,对5台机组(35103#、35110#、35111#、35311#、35306#)进行现场检验,表1为五台机组轴承信息。
表1五台机组偏航轴承详细信息1实验内容1.1理化性能试验1.1.1样品制样3套偏航轴承(35205#机位(SN:090313009)、35103#机位(SN:081227006)、35110#机位(SN:090313008)各取2份大样,一份邮寄国检中心进行制样、理化分析,另外一份在成都天马检测中心进行制样、理化分析。
制样过程中分别将偏航轴承SN:090313008(机位35110#)外圈标记为W1、内圈标记为N1;偏航轴承SN:081227006(机位35103#)外圈标记为:W2、内圈标记为N2;偏航轴承SN:090313009(机位35205#)外圈标记为:W3、内圈标记为N3。
1.1.2理化分析结果根据各检测项目检验标准,成都天马铁路轴承有限公司检测中心金相分析报整理数据如下:(1)失效轴承均存在一定的材质不良,表现在化学成分、淬硬层深度和基体硬度。
(2)化学成分:Cr 元素在调制钢中主要作用提高淬透性,从而提高材料硬度和耐磨性,该元素含量偏低,会造成淬硬层深度偏低;Mn 元素可以提高淬透作者简介:乔保（1990-），男，内蒙古巴彦淖尔市，助理工程师，研究方向风力发电设备。
安康（1994-），男，呼和浩特人，助理工程师，研究方向风力发电设备。
风力发电机轴承振动及模态测试分析
风力发电机轴承振动及模态测试分析由于使用环境特殊，风电机组的现场定期检测和维修十分困难，而且一旦发生重大事故，其维修费用甚至超过产出费用，因此，用于风力发电的电机应比燃煤、燃气、燃油和水力发电机具有更高的可靠性。
振动是风力发电机出厂性能和质量评定的主要指标之一，其在设备的各种故障中占有很大比例，是影响设备安全、稳定运行的重要因素。
电机振动过大会造成集电环和电刷间的摩擦不均匀，导致电机三相电流不平衡，严重时会引发电机转子轴弯曲和编码器损坏。
振动过大还会使得其他部件承受大幅交变应力，容易造成转子、连接螺栓、联轴器、基础平面等损坏。
由于风力发电机安装在一个柔性支撑座上，振动故障发生的概率更大。
因此，必须对风力发电机振动的评定、分析、监测和故障诊断加以重视。
本文主要对一台3.5MW双馈电机轴承振动过大问题进行分析，基于电机振动模态的基本原理，通过振动及模态对比测试，提出一种有效的解决方法。
电机振动及模态分析原理电机振动按照产生机理主要分为三类：一是电磁振动，由气隙磁场产生的单边磁拉力作用于定子铁芯的径向和切向使定子铁芯产生变形振动。
电磁振动产生的原因有三相电压不平衡、电机定转子偏心、定子绕组断路、转子笼条与端环开焊、转子断条等。
二是机械振动，由转子旋转过程中的机械力周期性地作用在电机本体上产生的振动。
机械振动产生的原因有结构整体刚度不足、转子动平衡不良、轴承及基础安装不当、内部风扇损坏以及联轴器对中精度不足等。
三是机电耦合振动，由电机气隙不匀引起单边电磁拉力，其周期性作用又使气隙不均衡进一步加剧，最终作用到电机引起振动。
机电耦合振动产生的原因有定子内径和转子外径圆度不足、转子安装不良引起的轴向窜动等。
研究电机的振动离不开模态分析，结构模态分析是研究结构动力特性的一种方法，是经典线性动力学理论及系统辨识方法在工程振动领域中的应用。
电机的机械结构可以看成多自由度的振动系统，具有多个固有频率，在阻抗实验中表现为有多个共振区，在幅频特性曲线中表现为有多个峰值。
风电机组轴承的状态监测和故障诊断与运行维护王利
风电机组轴承的状态监测和故障诊断与运行维护王利发表时间：2019-12-11T15:06:41.297Z 来源：《中国电业》2019年第16期作者：王利[导读] 风能作为一种清洁可再生能源，受到世界各国的关注。
摘要：风能作为一种清洁可再生能源，受到世界各国的关注。
作为风能储量较多的国家，自然需要合理的利用风能，使得国家能够得到迅速的发展。
随着我国可持续发展政策的落实以及风力发电技术的进步，使我国风力发电产业得到迅速发展。
目前我国的风力发电在商业上已经可以与燃煤发电相竞争。
在这一市场大环境下，风力发电产业应当加强核心技术的发展。
在风力发电机组中轴承作为核心零部件，风电轴承的范围涉及从叶片、主轴和偏航所用的轴承，到发电机中所用的高速轴承。
轴承既是风力机械中最为薄弱的部分，也是最为重要的部分。
由此看来对于风电机组轴承的状态检测、故障诊断、运行维护等工作的深入研究就显得尤为重要，直接关系到我国电力事业的发展。
关键词：风电机组状态监测故障诊断运行维护风电轴承二、风电机组传动系统的日常维护（一）主轴轴承的日常维护及保养（以金风S48/750风力发电机组为例）轴承在工作的时候，会受到外界的影响，当受到一定量频率的震荡或者载荷重量增高，即使低速运行，都会影响到风电机组的安全运行。
温度过高、过低，润滑不均匀、缺少润滑脂或者其他物质入侵轴承，就会导致主轴轴承的失效而无法继续运行，一般情况下，主轴承轴被磨损锈蚀都会导致轴承运转的不流畅，使运转的阻力增大直至卡死甚至引起风机着火的严重后果。
就目前的形式来看，滚动式的轴承仍旧是风力发电场最主要的选择，因为其具有很大的优势，节约成本而且效率很高，但与此同时因结构构造较为简单也容易受到损伤，轴承中出现故障的原因有很多，故进行维护人员要特别重视这项内容，大部分故障最后都导致主轴轴承卡死。
如果出现主轴轴承卡死情况，首先考虑的就是轴承的质量问题，或者是安装的过程中出现了装配上的错误，大部分都是滚轴在润滑中受天气的影响导致了污染。
轴承铆钉缺陷检测方法分析
轴承铆钉缺陷检测方法分析
轴承铆钉是轴承的主要组成部分之一，其质量直接影响到轴承的使用寿命和性能稳定性。
对轴承铆钉进行缺陷检测是非常重要的。
目前，对轴承铆钉的缺陷检测方法主要有以下几种：
1. 目视检查法：目视检查法是最简单也是最常用的一种方法。
通过肉眼观察轴承铆钉的外观，检查是否有明显的缺陷如裂纹、变形等。
这种方法操作简便、成本较低，但只适用于表面缺陷的检测，不能发现内部缺陷。
2. 探伤法：探伤法是一种利用超声波、磁粉、射线等设备对轴承铆钉进行检测的方法。
超声波检测是应用最广泛的一种方法。
通过超声波的传播和反射来探测轴承铆钉内部的缺陷，如裂纹、气泡等。
磁粉检测和射线检测可以发现更小的缺陷，但成本较高，操作复杂，需要专业设备和人员。
3. 磁性粉末检测法：磁性粉末检测法是一种利用磁性粉末和磁场对轴承铆钉进行检测的方法。
将磁性粉末喷洒在轴承铆钉表面，通过施加磁场使磁性粉末在缺陷处产生磁粉堆积，从而可观察到缺陷的位置和形状。
这种方法操作简便，成本较低，但只能检测表面和近表面的缺陷。
4. X射线检测法：X射线检测法是一种利用X射线通过轴承铆钉进行检测的方法。
通过对X射线的吸收、散射和透射来判断轴承铆钉内部的缺陷情况。
相比于其他方法，X射线检测法可以发现更小的缺陷，并且可以检测到隐藏在轴承铆钉内部的缺陷。
轴承铆钉的缺陷检测方法主要包括目视检查法、探伤法、磁性粉末检测法和X射线检测法，每种方法都有其特点和适用范围。
在实际应用中，可以根据具体情况选择合适的方法进行检测，以确保轴承铆钉的质量和稳定性。
轴承铆钉缺陷检测方法分析
轴承铆钉缺陷检测方法分析轴承铆钉常用于连接轴承与轴承座，是轴承座中重要的零件之一。
为了确保轴承铆钉的质量，需要进行缺陷检测。
本文将对轴承铆钉的缺陷检测方法进行分析。
一、目视检测法目视检测是最简单、最常用的一种缺陷检测方法。
通过肉眼观察轴承铆钉的表面有无明显的缺陷，如裂纹、疤痕等。
此方法成本低，操作简单，但仅能发现一些较大的缺陷，对于一些微小的缺陷无法检测出来。
二、手感检测法手感检测是根据轴承铆钉的触感差异判断是否有缺陷。
通过手指轻轻触摸轴承铆钉的表面，感受其平滑程度和硬度。
如果表面有明显的凹凸不平，或者手感不均匀，可能存在缺陷。
此方法操作简单，但对于一些微小的缺陷也无法检测出来。
三、侵彻检测法侵彻检测是利用一些探头或工具将轴承铆钉表面插入一定深度，观察是否有杂质或裂纹等缺陷。
常用的侵彻检测工具有探针、放大镜等。
此方法可以发现一些隐蔽的缺陷，但对于微小的缺陷或杂质也难以检测。
四、磁粉检测法磁粉检测是将轴承铆钉置于磁场中，通过涂覆磁粉材料，当有缺陷时，磁粉会聚集在缺陷处，形成明显的磁粉条纹。
通过磁粉检测可以发现一些微小的缺陷，但对于深度较小的缺陷或微小的杂质也有一定的局限性。
五、超声波检测法超声波检测是利用超声波穿透轴承铆钉，通过接收反射回来的超声波信号来判断是否有缺陷。
通过超声波检测可以发现一些内部的缺陷，如裂纹、气孔等。
此方法的优点是可以定量地评估缺陷的大小和位置，但操作复杂，设备价格较高。
轴承铆钉的缺陷检测方法有目视检测法、手感检测法、侵彻检测法、磁粉检测法和超声波检测法等。
不同的方法有各自的优缺点，可以根据实际情况选择合适的方法进行缺陷检测，确保轴承铆钉的质量。
大型风力发电机主轴轴承故障分析及预防方法
大型风力发电机主轴轴承故障分析及预防方法摘要：在直驱风电机组中，由于受偏航、变桨、刹车等冲击的影响，其动态特性十分复杂。
根据直驱风机的工作特性，采用常规的振动监测方法，因其工作状态复杂，故障演变机制不清楚，致使风机发生重大事故。
传统的振动检测方法存在着缺陷，目前国内外尚无一套行之有效的状态监控理论。
本文针对直驱式风扇的主轴轴承进行了故障机理和动力学特性的研究。
探讨了动态交变应力条件下的故障演变机制，揭示了故障的主轴承动力特性和故障信息特征之间的定量关系。
关键词：大型风力发电；主轴轴承；故障；预防1 项目背景（1）风机设计时通常由风机主机厂向风机轴承供应商提出技术要求，风机轴承供应商据已有标准规范：GL 2010风机认证指南，IEC 61400风电标准，ISO 281滚动轴承，额定动载荷和额定寿命，ISO 16281滚动轴承，通用装载轴承用改良参考额定寿命的计算方法，JB/T 10705-2016 滚动轴承，风力发电机轴承，GB/T29718-2013 滚动轴承风力发电机组主轴轴承，GB-T 4662-2003 滚动轴承，额定静载荷，GB-T 6391-2003滚动轴承，额定动载荷和额定寿命，GB/T18254-2002高碳铬轴承钢等标准进行轴承选型计算提供相应型号轴承，在某些情况下由于轴承选型不合理导致轴承在实际运行过程中发生开裂、断裂及过早磨损等失效，而使用轴承的风机主机厂商并没有掌握风机轴承选型的方法，当风机轴承发生故障后很难分析出引起轴承故障的原因及预防轴承发生故障。
本项目通过对已颁布的风机轴承相关标准进行整理，掌握风机轴承在选型过程中注意事项及计算方法，编制轴承选型规范，为后续风机设计轴承选型提供选型依据。
（2）目前公司机组使用轴承（变桨轴承、偏航轴承、主轴轴承）集中润滑系统是贝卡（国外）生产的轴承集中润滑系统，贝卡的轴承集中润滑系统成本较高，本项目通过开发国产轴承集中润滑系统来降低轴承集中润滑系统成本，拟降低成本30%。
1.5MW风力发电机组变桨轴承开裂失效分析
1.5MW风力发电机组变桨轴承开裂失效分析变桨轴承的结构形式通常有单排四点接触球轴承和双排同径四点接触球轴承两类，驱动形式有无齿、内齿、外齿三类。
本文获得的样品为某风电场提供的1.5MW风力发电机组的一开裂变桨轴承，其结构为内齿驱动的双排同径四点接触球轴承。
WindML包含软件开发工具包(SDK)和驱动开发工具包(DDK)2个组件，其中：SDK用来实现应用程序的开发；DDK用来实现驱动程序的开发。
WindML能满足嵌入式计算机的所有图形要求，保证开发人员在VxWorks实时操作系统上建造功能齐全、丰富多彩、可嵌入式的图形界面。
[1]1. 宏观分析（1）外观检验本文进行失效分析的对象包括轴承内圈（2块，其中一块含有裂纹）、轴承外圈（2块）、滚子（10个），分析变桨轴承样块的外观尺寸，可确定该轴承为内齿双排同径四点接触球轴承。
测得外圈高度H=158mm，外圈安装孔直径Dn=33mm，内圈安装孔直径dn=33mm，钢球直径Dw=40mm。
参照GB/T 29717—2013《滚动轴承风力发电机组偏航、变桨轴承》中表5，可判断该变桨轴承的型号应为FD-033.40.1900.03K。
其材料为42CrMo，预备热处理方式为调质处理。
FD-033.40.1900.03K型轴承的外形尺寸如表1所示。
（2）断口宏观检验宏观可观察到轴承内圈螺栓孔附近有一条长约70mm的裂纹，从齿根向滚道方向扩展，未完全穿透整个轴承截面，如图1所示。
用线切割取出裂纹（断口），经清洗后拍照，如图2所示。
从断口宏观形貌可以观察到典型的贝纹线特征，表明变桨轴承为疲劳开裂。
从贝纹线走向，可判断疲劳源位于变桨轴承内圈轮齿的齿根处。
图1 变桨轴承内圈上的裂纹表1 FD-033.40.1900.03K轴承外形尺寸（mm）外形尺寸安装孔尺寸齿轮参数内齿参数D d T H h D1 d1 Dn n1 dn n2 b m x da z 2080 1716 168 158 10 2000 1800 33 54 33 54 100 12+0.5 1637.3 139图2 变桨轴承内圈裂纹断口宏观形貌（3）摩擦磨损表面宏观检验用超景深数码显微镜分别观察轴承内圈轮齿、轴承套圈滚道以及轴承滚子的表面形貌，其中轮齿表面形貌如图3所示。
兆瓦级风电机组变桨轴承开裂原因分析及对策
兆瓦级风电机组变桨轴承开裂原因分析及对策摘要：风电并网可有效节约当前化石能源的有效措施，风能是一种洁净清洁能源，符合当前节能减排的基本需求。
兆瓦级的风电机组构建，其适应风电行业的发展需求，配置大直径叶轮，达到兆瓦级。
其在具体的服务中，对推动电力行业发展具有积极作用。
然而，兆瓦级风电机组在实际的工作中，大直径叶轮受到自重和风荷载的作用，可能会出现变桨轴承开裂的问题，不利于风电机组的服务，甚至造成安全事故的发生。
故此，文章对兆瓦级风电机组变桨轴承开裂原因展开分析，再提出相应的应对措施，旨意推动兆瓦级风电机组的服务能力和服务稳定性提升。
关键词：兆瓦级；风电机组；变桨轴承；开裂；原因；对策风能是一种洁净清洁能源，且随着风电的研究不断深入，风电机组的相关技术不断完善，为风电行业的发展奠定基础，实现了产业化与规模化。
兆瓦级风电机组属于大型风电机组，机组在具体的服务中，兆瓦级风电机组选用大直叶轮，达到提高机组性能的目的。
但是，大直径叶轮在具体的工作中，容易受到外界因素，造成变桨轴承开裂问题。
基于此，本文结合实际情况，展开对兆瓦级风电机组变桨轴承开裂原因分析，并提出相应对策，详细内容如下。
1兆瓦级风电机组研究（1）塔架。
它是风电机组的主要支撑部分，避免风电机组在实际的服务中出现问题。
塔架在具体建设中，应具有良好的承载能力，确保塔架的刚度与强度，促使塔架能在恶劣气候环境下，维持风电机组的安全性。
故此，可将塔架理解为兆瓦级风电机组的安全维持装置，直接决定了风电机组的工作性能。
（2）叶轮。
风电机组部分，主要承担将风能转化为机械能的部分。
其中，叶轮主要是由3个叶片、轮毂几个部分构成，其中叶片与轮毂之间连。
轮毂的作用是促使叶片和主轴之间固定连接。
轮毂的形状相对复杂。
叶片则是采集风能的关键，在具体的叶片布置中，3个叶片之间的夹角控制在120°。
叶片所承担的静荷载、动荷载将传递到轮毂，这样则会影响轮毂的受力，造成轮毂受力复杂。
风力发电机组变桨轴承断裂失效分析
《装备制造技术》2019年第08期0引言变桨轴承是风力发电机组变桨系统的重要组成部分,其可靠性直接关系到机组的正常运行。
近年来,变桨轴承失效呈高发态势,这与早期变桨轴承行业认知不足存在一定关系,如早期仅采用工程算法对变桨轴承滚道强度进行校核,未引入有限元分析等。
风力发电机组变桨轴承主要有以下几种失效形式[1]:1)疲劳破坏:轴承次表面在交变切应力作用下产生裂纹,载荷作用下该裂纹向外扩展,最终导致接触表面剥落。
2)塑形变形:轴向载荷、径向载荷及倾覆力矩在变桨轴承上分布不好,进而产生塑形变形。
3)滚道磨损:杂质、粉尘、未能过滤的磨料及桨叶的颤动,导致变桨轴承产生麻点及凹坑。
4)保持架断裂:由于保持架材料及制造问题,载荷作用下变桨轴承产生内外圈相对变形,保持架在受到内外圈相对变形产生的拉力后快速失效。
5)套圈断裂:变桨轴承存在设计、制造缺陷或过载时,载荷作用下导致轴承套圈断裂。
风力发电机组变桨轴承服役环境比较恶劣,且工况复杂,双列四点接触球轴承是目前风电变桨轴承常采用的回转轴承形式,其承载能力强、结构紧凑。
按变桨轴承齿圈分布位置可分为内齿型及外齿型,大部分风电机组变桨轴承齿圈采用内齿结构,早期出于降本考虑,部分机组采用了外齿结构,以缩小轮毂尺寸,目前,国内外绝大多数风机机组均采用内齿结构。
本文所述变桨轴承为外齿型结构,如图1所示。
该机组投入运行两年后变桨轴承套圈断裂。
由于该轴承为早期设计,根据设计规范,仅考虑工程算法对轴承进行校核,未引入有限元分析,同时,在螺栓孔出现锈蚀坑情况下,有必要对轴承断口进行检测分析,基于以上情况,如下从设计(有限元分析)、制造(理化检验)等环节分析变桨轴承断裂原因[2-3]。
1有限元分析变桨系统组成结构包含轮毂、叶根、连接螺栓、变桨轴承等部分。
叶片螺栓将变桨轴承外圈与叶根连接,变桨轴承螺栓将变桨轴承内圈与轮毂连接。
轴承内圈与轮毂固定不动,通过外齿圈与安装于轮毂上的变桨齿轮箱啮合,实现轴承外圈与叶片相对于轴承内圈与轮毂转动[4],在运行过程中,变桨轴承同时承受轴向载荷、径向载荷及倾覆力矩的联合作用,轴承外圈材料为42CrMo4,热处理工艺为整体调质处理[5]。
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风力发电变桨轴承缺陷检测
对于风力发电变桨支撑这类超大型轴承，由于轴承旋转一周的时间经常超过100秒，而
通常的轴承检测仪数据采集的时间最多十几秒，所以只检测了轴承的一小部分。用S936
仪器的无缝连续测量记录功能，可以无疏漏地对这类低速轴承进行整周期检测，发现其
中有缺陷的部分：
其自动生成的WORD格式的检测报告：