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）

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量隱患。并提出一種新的軸承加熱安裝工藝，徹底解決了現有工藝帶來的質量問題，同時提高了作業(yè)效率。

風力發(fā)電機；軸承安裝；質量；效率

1 現狀

隨著我國風電市場的進一步擴大，風電的應用快速成熟，進一步加快了風電設備制造業(yè)的發(fā)展，由此帶來的風電設備的質量控制水平已經成為風電發(fā)展中的主要關注點。在直驅永磁風力發(fā)電機的制造中，軸承的安裝質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，金風科技永磁直驅風力發(fā)電機采用外轉子、雙軸承結構。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量控制的關鍵點，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常出現冷凝水，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。首先對轉動軸進行加熱，使其達到額定的膨脹量，軸承上下外圈和內圈在室溫狀態(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：轉動軸加熱至75℃→常溫安裝下外圈→安裝內圈→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。

在設定好工藝流程后，需根據轉動軸和軸承的設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，k×10-6為材料線膨脹系數，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

根據上述理論計算，我們做了如下現場實驗：抽取10臺發(fā)電機生產中的軸系裝配過程，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。

根據上述理論計算和試驗結果，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 結語

由上述結果可以看出，新的工藝方法有效地解決了原工藝中產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，對后期的產品質量的提升和生產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，主要從事直驅永磁風力發(fā)電機的生產制造技術研究。

2014-02-28