九星轴承——风力发电机**轴承及叶片常见损坏处理

时间：2019-05-18

风力发电机的绝缘轴承及叶片常见损坏及处理

从风场的实际生产情况年地，目前发电机轴承的故障率非常高，而轴承失效的表现主要有2种形式。

1、电腐蚀导致轴承失效

2、保持架碎裂导致的轴承失效

一、电腐蚀

电腐蚀产生的原因

发电机在运行时，沿轴线会产生感应电压，轴承电压产生的原因是由于电机内部磁通量分布不均匀。轴承电流的存在，将导致滚道和滚动体的损坏及润滑剂的老化。从而引起电机轴承的过早失效

预防电腐蚀的措施：

一个比较经济的解决方案就是在电机设计阶段就使用绝缘轴承。这将大大降低设备的维护费用，并能提高机器的利用率，这些都意味着会为客户带来具大价值。

绝缘轴承分类：

内圈绝缘轴承、外圈绝缘轴承和陶瓷滚动体轴承。内、外圈绝缘轴承相对陶瓷滚动体轴承，具有更佳的性价比，得到更广泛的应用。

内外圈绝缘轴承是在轴承的内、外圈喷涂一定厚度的绝缘层。是采用等离子喷涂工艺，首先在两个电极间产生电弧，这种电弧使得导入的惰性气体离子化。产生的等离子气流用来传送氧化铝粉末。这种粉末随即被热熔化并以高速喷涂在轴承的内圈或外圈上，最后涂层还需要一道密封工艺。

二、保持架故障

从风场实际情况来看，发电机轴承保持架是大部分轴承失效的根源，特别是冲压钢保持架。

三、风力发电机轴承的检查与更换

1、轴承的运行工况特点：交变载荷+冲击载荷

风电机级用轴承，其运行工况相对比较特殊，是交变工况，而不是稳态工况，承受的是交变载荷 与冲击载荷。交变工况对轴承寿命的影响，降低轴承的疲劳寿命由于轴承运行的交变工况，对轴承的疲劳寿命会产生较大的影响，可能导致囝的实际使用寿命远低于其理论计算寿命。

2、电机维修时的轴承更换建议

首称检测轴承是否需要更换

如果发电机轴承存在异常的振动和温升时，应加强设备的监视。对发电机轴承进行拆卸后，需要对囝做相关检测，包括 :探伤、工作面的磨损情况，轴向/径向跳动、保持架变形情况等。发现否定回答常 即需要更换轴承。但这些检测只能判断轴承状态的表象，无法检测材料特别是工作面的机械性能。而轴承在经过交变载荷/冲击载荷后，轴承的疲劳寿命会显着降低。

其次选择黄铜保持架的轴承

由于轴承承受交变/冲击载荷，对轴承的保持架的性能提出了更高的要求。机加工黄铜保持架比冲压钢保持架，由于 其材料特性，能列好的适应交变/冲击载荷。很多的轴承的皎，都是首千多元 由于保持架碎裂而导致的。建议选择黄铜保持架的轴承

最后选择绝缘能力更强的绝缘轴承

由于电机轴电流的存在，电机需要做好绝缘措施，以保护轴承。

绝缘轴承是在其工作面等离子喷涂绝缘层实现绝缘，其绝缘性能根据绝缘涂层的百度来分等级的，常见的有100um（对应1000VDC)和200mu（对应3000VDC)建议选择200um（对应击穿电压3000VDC）的绝缘轴承。

叶处常见损坏及处理

一、叶片常见损坏类型

风电机组叶片运转5年左右后。起到外固合保护作用的胶衣已被 风沙抽磨至较代固合力点。原始叶片粘合缝从外观上已尼姑技术上看见，此时叶片完全依靠内粘合来运转。由于原始叶片弯曲、扭曲的内粘合面不无效，受力点不均。风电机组的每一次弯曲，扭曲和自振，都有可能造成叶片内粘合缝处自然开裂尤其是叶片的迎风面叶脊处。是叶片受损较严重的部位。自然开裂率较高如果风场巡视未发现开裂现象。风电机组继续运转。叶片折断，摔落现象较有可能发生。造成严重事故。

叶尖是叶片整体的部位风电机组运转时，叶尖的抽磨力大于其他部位。整体叶处中叶尖又是较薄弱的部位。叶尖由双处合压而成，叶尖的边缘由胶衣树脂粘合为一体。其较边缘近4CM是实心的。目的是增加叶尖的耐磨力和两片之间的亲合力。由于叶尖内空腔 面积较小。风沙吹打时没有弹性。所以也是叶片中磨快的唯美。实践证明叶尖每的年都会有大约0.5CM左右的磨损缩短。叶片在风电机组运转4-5年后处于易开裂周期，原因 就是叶片边缘的固体材料磨损严重双片组合 的叶尖保护能力、固合能力下降。而使双片粘全处暴露在风沙中。解决叶片开裂的问题，就是在风电机组运转几年后做一次叶尖的加长。加厚保护 。使其与原有叶片的磨损重量基本吻合，不会对叶片的配重比产生影响。一般修复后的叶尖在3处后磨回原有的叶面。对防止叶尖开裂现象的发生起到关键作用。

常见的叶片损坏类型主要有以下几种：普通 损坏型、前缘腐蚀、前缘开裂、后缘损坏、叶根断裂 叶尖开裂折断 表面裂纹 雷击损坏等。

二 叶片损坏的处理

发现叶片损坏应采取的措施

普通损坏——普通损坏如盐雾引起的胶衣发暗，结晶。风沙抽磨导致胶衣的剥蚀和脱落等。发现盐雾引起的胶衣发暗，结晶要用非离子表面活性剂进行多次清洗。发现胶衣剥蚀飞脱落。应尽快进行喷涂修补。

前缘腐蚀——前缘腐蚀会导致翼型发行形变，叶片捕获的能量会减少5%以上。前缘损坏在早期容易修补。因此要及时处理。以避免更大的损失。

前缘开裂——如果发现前缘开裂，要尽快修补如果不及时修补，开裂会越变越长。在空气的作用下。蒙皮主会出现脱开，开裂。如果叶片蒙皮6英尺以下时，还可以勉强修补，如果开裂再长，就只能更换整个叶片了，这意味着高额的费用和较长时间的发电损失了。

后缘损坏——后缘损坏在早期容易处理，如果置之不理，听任发展轻微的后缘损坏就会导致大问题裂缝会沿着弦向裂开直通到梁，然后沿着梁撕裂些时叶片就已经接近失效需要进行更换了

叶根断裂——叶根断裂的苗头如叶根裂纹，小裂缝等必须尽早发现并予以修复处理因为叶根断裂经常会引发灾难性的失效，很难修补。

叶尖开裂折断——叶尖是叶片很重要的部分，叶尖开裂必须立即采取修补措施。叶尖如果折断，可视其折断的位置（长短）采取不同的措施。如果叶尖折断的位置离叶片远端很近（1米范围内）则可以采取拉筋加强等办法进行修补，如果折断位置在离叶片远端1米以上，为安全着想应当更换叶片叶尖。

表面裂纹和砂眼——即使是很小的表面裂缝、砂眼也会使水渗入复合材料。严冬时水会结冰，导致内部芯材快速损坏。小的裂缝会蔓延生长，较终导致叶片失效无修复价值。而砂眼的演变速度也非常快。所以。发现裂纹和砂眼应尽快予以修补

雷击损坏——防雷系统损坏会导致叶片遭受雷击。如果防雷系统损坏或者工作不正常。在雷电天气下，叶片很容易被南路损坏。有证据显示雷电会多闪南路某个风电场中的某台机组。而风电场中的其他机组却很少甚至从来不遭受雷击 。这是因为这台机组的防雷系统存在问题因此及时发现防雷系统的故障并进行维修十分重要。

雷击造成叶片损机理是：雷电释放巨大的能量．使叶片结构温度急剧升高．分解气体高温膨胀．压力上升造成爆裂破坏。据估计，**每年有1—2％的叶片受到雷电袭击叶片受雷击的损坏中．多数在叶尖一般比较容易修复．但少数情况下受损严重．则需要更换整个叶片。

2、叶片修补

(1)麻面和砂眼

细小的砂眼和麻面可以采用抹压法进行修复。先将受损部位适当打磨．再清理干净．将与原叶片相同材质的树脂刮抹在受损部位．填平砂眼和麻面．待固化后．适当打磨使表面平整顺畅．清理干净．再喷涂胶衣保护层。对于较深的砂眼．抹压法无法排除砂眼内的污垢和气泡．存在治标不治本的现象．可采用注射法对砂眼进行修复先将受损部位适当打磨．再清理干净．将与原叶片相同材质的树脂从砂眼底部注射填平砂眼．待固化后．适当打磨使表面平整顺畅清理干净．再喷涂胶衣保护层。这种方法无论深度多大的砂眼．都是从内向外堵，使内结面积增大饱和，不存在气隔。

(2)胶衣盐雾发暗、结晶

当发现由于盐雾致使胶衣外层有发暗或结晶现象时．要使用非离子表面活性剂进行清洗**遍清洗时，活性液只能溶解盐雾棱角，起不到根除的效果*二遍溶液才能进人盐雾与叶片的结合层，起到彻底清除盐雾的作用因此，对于盐雾的清洗要重复进行。在实施叶片盐雾清洗时．不能急于求成．要留出活性剂溶解的时间，尤其是出现麻面和砂眼的部位，要等溶解出叶片原始底面后再用清水冲洗。其中，叶片的迎风角（叶脊）是盐雾清洗的重中之重，因为只有迎风角的彻底清洁，才是减轻叶片运转阻力的关键此外．叶尖以上5米范围内．是叶片过砂面积较大的部位．也是盐雾附着较强的地带。

(3)胶衣剥蚀．脱落

胶衣剥蚀、脱落，可先适当打磨受损部位，清理干净，刮腻子找平．再喷涂胶衣进行修复二

(4)表面裂纹

叶片表面裂纹如果不深未伤及壳体，则可以按照上述（3）的程序进行处理

如果伤及壳体．则需要先对受损部位进行打磨．并将受损外蒙皮逐层递减几个厘米进行打磨，打磨四周呈圆角过渡〕然后对表面进行清理，使其干净无尘〕再沿展向和弦向每层递减几个厘米手糊外蒙皮，修补的纤维布及层铺方式与打磨掉的布及其层铺方式相同待手糊区域凝胶固化后再刮腻子找平，最后喷涂胶衣保护层〕纤维布要预浸与原叶片相同材质的树脂．糊制平整．无明显气泡现象。

如果出现横向裂纹，必须采用修复拉缩加固复原法，采用**的拉筋粘合修复回原有的叶片表面裂纹如果出现在叶片较大弦长处．要进行加强修补。

(5)起鼓

打磨二将叶片受损部位进行打磨去除，并将受损外蒙皮逐层递减几个厘米进行打磨，打磨四周呈圆角过渡。

清洁。对打磨完毕后的表面进行粉尘清理．使其干净无尘二填平。在修补位置刮上结构胶填平缺陷。

手糊。沿展向和弦向每层递减几个厘米手糊外蒙皮，修补的纤维布及层铺方式与打磨掉的布及其层铺方式相同。纤维布要预浸与原叶片相同材质的树脂，糊制平整，无明显气泡现象。

测试。对固化后的玻璃钢进行硬度测试，确保达到要求。

(6)叶片开裂

叶片开裂是比裂纹更严重的现象。

①内部修复打磨。将内部受损部位打磨去除拓宽裂缝宽度。内蒙皮按照一定值（一般为几厘米）逐层递减打磨，并打磨四周呈圆角过渡，将损坏部位的泡沫芯材去除．将外蒙皮打毛。

清洁。清洁打磨区域．使其干净无尘。

手糊。先在现有外蒙皮基础上手糊2-3层外蒙皮，然后修补取出的泡沫芯材．刮上一层结构胶，将泡沫芯材预浸后填充到拓宽后的缝隙区域．然后手糊3层内蒙皮二布层沿展向方向逐层朝内搭接（一般搭接几个厘米）。修补的纤维布及层铺方式与打磨掉的布及其层铺方式相同，纤维布要预浸与原叶片相同材质的树脂，糊制平整。手糊过程中要注意不要产生气泡尤其是大的气泡。

加热固化。待修补区域完凝胶后．进行加热固化处理一般60℃加热5-6小时。硬度测试。对固化后的玻璃钢进行硬度测试．确保达到要求。

②外部修复打磨将叶片外部受损部位涂层进行打磨去除．拓宽裂缝宽度．去除3层外蒙皮．蒙皮按照逐层递减几个厘米进行打磨．打磨四周呈圆角过渡。

清洁。清洁打磨区域，使其干净无尘。

手糊。采用不饱和聚醋树脂或环氧树脂（与原叶片树脂一致）及相应的纤维布．手糊2层外蒙皮二布层沿展向方向逐层朝内搭接（一般搭接几个厘米）。修补的纤维布及层铺方式与打磨掉的布及其层铺方式相同，纤维布要预浸与原叶片相同材质的树脂，糊制平整。手糊过程中要注意不要产生气泡，尤其是大量的气泡。

找平。待手糊区域凝胶固化后。刮腻子找平。

恢复涂层。表面喷涂胶衣，恢复修复区域的表面涂层

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