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基于金属疲劳裂纹在线监测原理的风机变桨轴承开裂预防应用

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成果主要完成人

杜 昊、翟新军、张华明、胥 勇、孙重亮

项目概况

(1)研究背景 基于金属疲劳裂纹在线监测原理的风机变桨轴承开裂预防应用成果,可以在变桨轴承开裂后能第一时间发现,降低因变桨轴承开裂导致叶片脱落事件及更换变桨轴承提供充裕时间,该成果主要涉及的科学技术领域为新能源风力发电领域。 (2)管理技术难点 变桨轴承是在风力发电机组中必不可少的重要机械部件,用于连接轮毂与叶片,其重要功能是调整叶片对风角度从而使叶片达到一个最优迎风角度来吸收风能,从而来控制风力发电机的负载和功率。变桨轴承的载荷和运行情况对滚动轴承比较不利。轴承暴露于高负荷和小往复通过变桨系统或创建的运动振动从风廓线。滚动体与滚道之间的微小往复运动会导致假压痕和微动腐蚀等磨损现象。此外,高负载会导致接触椭圆的截断。基于金属疲劳裂纹在线监测原理的风机变桨轴承开裂预防应用成果,是针对于变桨轴承开裂进行的预防、预警课题,达到降低变桨轴承开裂和轴承开裂提前预警功能,实现“零”变桨轴承脱落的目标。 (3)成果先进性 基于金属疲劳裂纹在线监测原理的风机变桨轴承开裂预防应用成果,是通过对变桨轴承外圈加装感知层、断线监测模块、无线接收模块、风机PLC控制器组成在线监测系统,及时、准确掌握变桨轴承的运行状态,将采集到的运行状态参数进行数据处理与分析,对变桨轴承工作状态做出判断与预警,提升机组安全运行高可靠性。 (4)可推广性 基于金属疲劳裂纹在线监测原理的风机变桨轴承开裂预防应用成果,增加了风电机组运行的安全性和设备的管理水平,将变桨轴承开裂导致的叶片掉落事故发生概率将至了最低,使设备管理更加科学高效。该技术可应用于风机各类齿形带式变桨轴承机构,安装便捷、免维护,后期只需要根据预警信息安排对变桨轴承进行排查及更换无线信号发射模块干电池即可,大大节省了设备管理的中间繁琐步骤。 (5)经济效益 基于金属疲劳裂纹在线监测原理的风机变桨轴承开裂预防应用成果,极大的提高了风电机组的发电量。常规场站每季度实施的变桨轴承专项人工排查工作需要持续四十余天,在此期间风电机组均处于维护状态,无法运行发电,粗略估计在线监测系统预警后风机发电量每年增加八百余万千瓦时,约合人民币400万。按照每运行3年一台变桨轴承开裂来算,每年节省下的变桨轴承及叶片更换费用约合50万人民币。因此风机变桨轴承在线监测系统预警与诊断每年为现场节省了450万人民币。