風(fēng)電機(jī)組變槳軸承漏脂分析及改進(jìn)措施（2）

解決措施

1 密封圈

1.1 選擇質(zhì)量可靠的密封圈材料

國(guó)內(nèi)密封圈的抗老化、抗磨損等關(guān)鍵性能與國(guó)外還有一定差距，當(dāng)前大多風(fēng)電機(jī)組制造商采用成本較高的進(jìn)口密封圈材料。

1.2 改善密封圈的結(jié)構(gòu)

目前國(guó)內(nèi)大部分變槳軸承密封圈采用類似雙唇的結(jié)構(gòu)，如圖4所示，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，防止內(nèi)部漏脂的能力有限，因此在原有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，將雙唇結(jié)構(gòu)改為多唇結(jié)構(gòu)(圖5) ，同時(shí)增加2道直密封唇加強(qiáng)防泄漏效果，其安裝示意圖如圖6所示。

圖4 變槳軸承原密封結(jié)構(gòu)

1—凸臺(tái)；2—主密封體；3—防塵唇；4—第3道封油唇；5一第2道封油唇；6—第1道封油唇；7—第1道直密封唇；8—第4道封油唇；9—第2道直密封唇

圖5 新型防泄漏密封圈截面示意圖

圖6 新型防泄漏密封安裝示意圖

第1道封油唇前端與變槳軸承內(nèi)圈的外圓表面緊密接觸，末端與外圈的內(nèi)圓表面緊密接觸，其外側(cè)凸起的弧面有利于抵消變槳軸承內(nèi)部的潤(rùn)滑脂壓力，可防止?jié)櫥瑥牡?道封油唇與內(nèi)外圈之間的間隙泄漏。

第2道、第3道封油唇外形呈魚尾狀，其與內(nèi)圈外圓表面上的密封槽接觸，兩者之間存在微小的間隙，丁晴橡膠密封圈具有一定的彈性，既能保證變槳軸承正?；剞D(zhuǎn)，又能防止從第1道封油唇泄漏的潤(rùn)滑脂繼續(xù)向外泄漏。

第4道封油唇與外圈的嵌槽接觸，可防止變槳軸承泄漏的潤(rùn)滑脂繼續(xù)向外泄漏。

防塵唇外形呈魚鰭狀，末端與內(nèi)圈的外圓表面緊密抵靠，其外側(cè)面凸起的弧面不僅保證了防塵唇與內(nèi)圈緊密抵靠，而且利于加工。防塵唇具有雙向防護(hù)的特點(diǎn)，既能防止泄漏的潤(rùn)滑脂繼續(xù)向外部泄漏，又能防止空氣中的灰塵、雜質(zhì)或其他有害物質(zhì)進(jìn)入到變槳軸承內(nèi)部導(dǎo)致溝道磨損或發(fā)熱卡死，造成風(fēng)電機(jī)組無(wú)法正常工作，甚至出現(xiàn)重大事故。

第1道、第2道直密封唇與外圈表面接觸，可防止泄漏的潤(rùn)滑脂繼續(xù)向外泄漏。

凸臺(tái)位于主密封體上，上表面為平面，同時(shí)與防塵唇之間預(yù)留了安裝工具操作空間，可使用帶滾輪結(jié)構(gòu)的操作工具沿凸臺(tái)上表面前后滾壓，將密封圈壓實(shí)，從而保證密封圈的密封效果。

新型防泄漏密封圈整體外形呈魚骨形，采用1道防塵唇、4道封油唇、2道直密封唇，可有效杜絕軸承內(nèi)部潤(rùn)滑脂向外泄漏。

1.3 合理維護(hù)并及時(shí)更換損壞或老化的密封圈

必須嚴(yán)格按規(guī)定的工藝安裝或維護(hù)密封圈，避免密封圈安裝不合格或密封圈損壞的情況。對(duì)漏脂變槳軸承密封圈進(jìn)行檢查，如發(fā)現(xiàn)密封圈存在老化、磨損嚴(yán)重、破損、翹曲變形等情況，需及時(shí)清理漏脂，并按工藝要求更換新密封圈。

1.4 縮小液壓拉伸器拉伸頭尺寸

與液壓拉伸器供應(yīng)商進(jìn)行技術(shù)溝通，縮小拉伸頭外形尺寸，避免液壓拉伸器現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)擠壓損壞密封圈；進(jìn)一步規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)安裝工藝，增加一項(xiàng)“液壓拉伸器現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)，檢測(cè)拉伸頭與密封圈距離”的工序。

2 改善變槳軸承內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2.1 溝道底部溝槽

變槳軸承溝道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅影響潤(rùn)滑脂在軸承內(nèi)部溝道的流動(dòng)性，也影響與溝道相連接的一段排脂孔的直徑。潤(rùn)滑脂的流動(dòng)性與其流經(jīng)的截面形狀及面積有關(guān)，截面越小，流動(dòng)性越差。

某供應(yīng)商設(shè)計(jì)的變槳軸承溝道內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖7a所示，溝底全部為圓弧過(guò)渡，經(jīng)風(fēng)場(chǎng)實(shí)際驗(yàn)證這種溝道截面形狀不利于潤(rùn)滑脂在溝底的流動(dòng)。改進(jìn)后的溝道截面形狀如圖7b所示，溝底增加了矩形溝槽，從而增加了潤(rùn)滑脂的流動(dòng)性。試驗(yàn)結(jié)果表明，溝道截面形狀改進(jìn)后潤(rùn)滑脂可從排脂孔順暢排出，且密封圈無(wú)鼓包、漏脂現(xiàn)象。

圖7 某變槳軸承溝道結(jié)構(gòu)

2.2 改善軸承脂孔尺寸與分布結(jié)構(gòu)

GB/T 29717—2013《滾動(dòng)軸承風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航、變槳軸承》規(guī)定變槳軸承注脂螺紋孔規(guī)格一般為M10 mm×1 mm，排脂螺紋孔規(guī)格為M14 mm×1.5 mm，當(dāng)有特殊要求時(shí)排脂孔數(shù)量、位置和規(guī)格由軸承制造商與風(fēng)電機(jī)組制造商協(xié)商確定。注脂孔與排脂孔結(jié)構(gòu)如圖8所示。

圖8 注脂孔和排脂孔結(jié)構(gòu)示意圖

由圖8可知，整個(gè)排脂通道為階梯結(jié)構(gòu)，分為軸承外側(cè)與集脂瓶相接的螺紋孔部分和靠近軸承內(nèi)側(cè)與溝道相連接的光孔部分。潤(rùn)滑脂流經(jīng)的截面面積越小，排出時(shí)阻力越大，因此，在軸承結(jié)構(gòu)允許的情況下，適量增加軸承排脂孔外側(cè)連接螺紋孔的直徑和深度，盡量使排脂螺紋孔接近溝道，以減小潤(rùn)滑脂排出的阻力。排脂孔靠近溝道的光孔部分由于受溝底設(shè)計(jì)槽寬限制，一般直徑為9 ~12 mm，若改善軸承溝底結(jié)構(gòu)，增大槽寬，可考慮增加排脂孔靠近溝道的光孔部分的直徑，有利于排脂。

變槳軸承排脂孔與注脂孔一般均為間隔分布，排脂孔軸向位置處于溝道中心。

3 合理選擇潤(rùn)滑脂及集中潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)置

3.1 選擇合適的潤(rùn)滑脂

根據(jù)變槳軸承的實(shí)際工況、潤(rùn)滑脂的稠度及其與密封圈的兼容性等選擇合適的潤(rùn)滑脂。潤(rùn)滑脂使用溫度為-40~150℃，應(yīng)具備抗微動(dòng)磨損性、極壓性、抗水性、防腐性和泵送性良好等性能。

3.2 選擇合適的注脂量及潤(rùn)滑系統(tǒng)控制策略

強(qiáng)制要求變槳軸承最多只能加注70%的填充量，且使用集中潤(rùn)滑系統(tǒng)，不建議采用人工注脂的方式。

考慮到變槳軸承不運(yùn)行或機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)狀態(tài)時(shí)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)仍按其預(yù)設(shè)好的固定程序繼續(xù)注脂，因此需對(duì)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)的控制策略進(jìn)行優(yōu)化，更改注脂控制方式為變槳軸承運(yùn)行時(shí)注脂(此時(shí)所需注脂壓力遠(yuǎn)小于密封圈的密封壓力)，不運(yùn)行時(shí)不注脂。同時(shí)參考變槳軸承變槳的角度、速度、時(shí)間及累計(jì)變槳時(shí)間等因素設(shè)計(jì)控制策略，確定注脂的頻率、時(shí)間等各項(xiàng)指標(biāo)。另外，集中潤(rùn)滑系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的外界溫度進(jìn)行調(diào)整，低溫時(shí)潤(rùn)滑脂的稠度大，泵送性較差，此時(shí)需要提高注脂頻率；高溫時(shí)潤(rùn)滑脂的稠度小，泵送性較好，此時(shí)需要降低注脂頻率。

針對(duì)集中潤(rùn)滑系統(tǒng)的壓力泵或輸脂管中的空氣未完全排空造成漏脂的問(wèn)題，可以在集中潤(rùn)滑系統(tǒng)安裝完成后，與變槳系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，通過(guò)實(shí)際運(yùn)行集中潤(rùn)滑系統(tǒng)檢驗(yàn)變槳軸承溝道中是否有殘存空氣并進(jìn)行充分排除。

3.3 增加廢脂清除系統(tǒng)

如圖9所示，廢脂清除系統(tǒng)的工作原理為：?jiǎn)?span style="font-size: 16px; font-family: 宋體, SimSun; margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box; letter-spacing: 1.6px; overflow-wrap: break-word !important;">動(dòng)液壓泵，壓力油通過(guò)動(dòng)力管A驅(qū)動(dòng)廢油吸排脂器將軸承內(nèi)的廢油吸入吸排脂器內(nèi)腔，然后分控箱啟動(dòng)二位四通閥，系統(tǒng)換向，壓力油通過(guò)動(dòng)力管B驅(qū)動(dòng)廢油吸排脂器將排脂內(nèi)腔中收集到的廢脂通過(guò)集廢油管集中收集到集油箱。

另外可采用真空袋代替集脂瓶來(lái)收集廢脂，或者縮短廢脂排出管路，增大集脂瓶管口直徑等方法來(lái)改善廢脂不易排出的情況。