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如何为海上风力涡轮机选择正确的轴承
作者：乔峰，来源：本站，时间：2024-03-19 10:11:41
能够在紧凑的设计中提供尽可能高性能的轴承是降低风力涡轮机整体组件尺寸、重量和制造成本的理想选择，对于海上涡轮机中的主轴轴承来说，这一点尤其重要且非常具有挑战性，因为它们必须能够在没有故障的情况下承受恶劣的海水环境。
“风力涡轮机的增长永远没有尽头”，最近一项针对全球风力发电和大型涡轮机的调查报告写道，该报告预计，到2025年，全球风力涡轮机的平均额定功率将达到2.8兆瓦，海上市场的增长率将显著提高，在欧洲，预计到2025年，海上涡轮机总装机可能达到12兆瓦。
通常，海上风电的初始投资高于陆上风电，但从长远来看，海上项目提供了更大的发电能力，此外，近一半的中国人口生活在沿海地区，这意味着这些地区的电力需求极高，海上项目可以利用强风为这些地区的人们提供经济高效的电力。
为了最大限度地提高海上风机容量，使用了更大、更强的涡轮机，其部件能够承受恶劣的海盐条件，同时提供可靠的运行，然而，这种高功率涡轮机对传统轴承是一个巨大的挑战，因此，海上涡轮机更多地依赖于直接驱动技术，而不是齿轮箱。
根据MAKE咨询公司的调查结果，几乎一半的海上涡轮机都使用了主轴轴承，与小型海上涡轮机相比，主轴轴承必须承受更高的载荷、更大的挠度和更慢的转速，润滑剂暴露在盐水中，盐水的腐蚀性很强，可能会导致不必要的摩擦和轴承表面过早损坏。
海上涡轮机的巨大尺寸（通常是陆上机器容量的两倍），以及极端的风荷载意味着对涡轮机的齿轮箱和主轴轴承提出了更高的要求，海上风力涡轮机发生代价高昂的故障的可能性很高，这意味着选择具有可靠系统设计的高质量组件以实现高效运行和最小停机时间至关重要。
理想情况下，轴承的几何形状、间隙和承载能力是根据应用的运行条件进行定制设计的，这在海上涡轮机中尤为重要。
无齿轮直接驱动技术是海上风力涡轮机更可靠的选择，因为海上风力涡轮机必须能够承受快速风速和恶劣条件，然而，近一半的海上涡轮机仍然使用齿轮箱，并且需要能够处理高负载的高质量轴承。
设计不当的轴承可能会导致过多的预载荷，从而导致高应力、高轴承温度和较短的使用寿命，此外，间隙过大的轴承可能会出现过度偏转、滚子负载分配不当、应力增加、错位和边缘负载、保持架过早损坏或滑动损坏。
海上部件的维修和更换通常也比陆上部件更昂贵，更换海上涡轮机中损坏的轴承需要专业的运维团队、运输船和必要的设备来正确诊断问题，此外，有必要拆卸涡轮机以修复损坏，这需要昂贵的海上起重设备。
与调心滚子轴承相比，圆锥滚子轴承在许多新的风力涡轮机应用中表现出了理想的性能，调心滚子轴承是大多数现有陆上风电应用中的传统选择，事实上，现在有几种5兆瓦以上的海上涡轮机设计采用圆锥滚子主轴轴承。
调心轴承由圆形（球形）座圈内的筒形滚子组成，其行为类似于球窝关节（很像髋关节或肩关节）。圆锥滚子轴承中的滚子形状类似截锥，并安装在成角度（或锥形）的座圈内，以同时支撑轴向和径向载荷。
与调心轴承相比，锥形轴承的尺寸更小，功率密度更高，从而降低了整体能源成本，正确承载推力和径向载荷的能力通常意味着在恶劣条件下以及风速和风向的不可预测变化下具有高性能。
在选择能够满足海上风力涡轮机所需性能的轴承时，可靠的工程和专业知识至关重要，以下是一些额外的提示。
主轴的可靠性要求轴承能够充分承受不断变化的风带来的各种载荷，随着风荷载的增加，例如在海上应用中，这一特性尤其重要。
在紧凑的设计中提供尽可能高的性能潜力的轴承是降低风力涡轮机整体组件尺寸、重量和制造成本的理想选择。
提供了其他选项以提高可靠性和性能，例如，对于陆上涡轮机，可以提供先进的类金刚石碳（DLC）涂层，以防止微腐蚀和其他表面损伤。
