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雙饋型變速恒頻風力發(fā)電機軸承腐蝕解決方案。

近年來我國風電得到迅速發(fā)展。隨著風電機組容量的不斷增加，變速恒風電機組已成為目前風力發(fā)電領域的主流機型。其中，雙饋型變速恒頻風電機組更是由于變頻器容量小、發(fā)電機制造簡單等優(yōu)勢得到了廣泛應用。由于風力發(fā)電機的工作環(huán)境惡劣，可能遇到各種復雜的天氣狀況和運行工況，軸承作為其中重要的易損部件，會出現(xiàn)各種故障問題，如軸承假性布氏壓痕、疲勞磨損、內(nèi)圈跑套、軸承電腐蝕等。

現(xiàn)以電腐蝕產(chǎn)生的原因、常規(guī)軸承電腐蝕防護措施論證軸承電腐蝕解決的較好方案。

軸承電腐蝕原因一、軸電流的產(chǎn)生軸電流問題自電機發(fā)展以來就一直被行業(yè)所關注。因為它與軸承的實際壽命息息相關。目前行業(yè)內(nèi)主要將電機的軸電流分為兩類：“傳統(tǒng)”軸電流和由變頻器產(chǎn)生的軸電流。傳統(tǒng)軸電流在過去幾十年已經(jīng)被廣泛研究。其主要是由電機內(nèi)部磁通不平衡引起的，不平衡的漏磁通主要是由產(chǎn)品機械零部件的設計公差和裝配過程引起，會在定子機殼、驅動端軸承、軸以及非驅動端軸承這個回路內(nèi)感應電壓及電流。隨著電機尺寸的增大，磁路內(nèi)的漏磁通會增大，感應電壓（可以通過油和轉子軸兩端的電壓大小進行評判，通常軸電壓的規(guī)定值小于0.5V）也會隨之升高。由IGBT變頻器驅動的電機會產(chǎn)生新的軸電流現(xiàn)象，這些現(xiàn)象不能用之前“傳統(tǒng)”的軸電流理論解釋。該電流是變頻器共模電壓與電機內(nèi)部復雜寄生電容共同作用的結果，其大小與變頻器的直流線線電壓和載波頻率息息相關。但迄今為止軸電流與軸承壽命之間尚不能通過清晰的關系進行關聯(lián)，這就是目前無法指定這類軸電流值的原因。然而由PWM變頻器驅動而產(chǎn)生的軸電流同樣會像前面所說的“傳統(tǒng)”軸電流一樣加速軸承的老化和損壞，因此會減損軸承壽命。

二、軸承電腐蝕失效過種程電機正常運轉情況下，軸承內(nèi)、外圈滾道 與滾動體間存在的潤滑油膜會起到絕緣作用。對于較低的軸電壓，這層潤滑油膜仍能發(fā)揮絕緣性能，不會產(chǎn)生軸電流。但當軸電壓積累到額定數(shù)值并大于軸承油脂的擊穿電壓時，它們就會在軸承中產(chǎn)生電弧，沿著與電機軸承之間阻抗較小的路徑放電。特別是在軸承內(nèi)部滾道與滾動體形成金屬性接觸瞬間，軸電流可達上百安培，導致軸承滾道產(chǎn)生小的麻點（凹坑）。當發(fā)生此情況進，由于濕度足夠高軸承鋼會熔化，軸承潤滑脂也會被燒毀。由于極為頻繁的放電，不久整個軸承滾道布滿無數(shù)凹坑會造成過多振動和噪音。而當潤滑油中摻入熔化的金屬微粒后，油膜阻值降低又會加速這個過程，軸電流的電解作用使?jié)櫥吞炕?。這兩個過程都會造成油潤滑性能變差，使軸承溫度升高，造成軸承電腐蝕失效。

常規(guī)的軸電腐蝕防護措施目前發(fā)電機制造企業(yè)針對軸承電腐蝕問題主要采取以下兩種防護措施：

1、接地碳刷在變頻器共模電壓與電機內(nèi)部寄生電容的工同作用下，轉子軸上會感應出高電勢，通過在非驅動端加裝接地碳刷，軸電流繞過軸承泄掉；

2、是采用絕緣軸承，阻斷軸電流通過軸承的路徑。其中采用絕緣軸承從根據(jù)上解決軸電流是一勞永逸的方法。絕緣軸承主要的一個特征就是在軸承的外表面有一層很薄的氧化鋁涂層，它擔負著電絕緣功能，能抵抗超過500V電壓下產(chǎn)生的電跳火，更厚的涂層能抵抗超過1000V的高壓放電，因而可以有效避免主軸和軸承上因感應電流導致跳火而導致軸承表面腐蝕、金屬表面形成縮孔以及軸承滾動軌道上形成凹槽等缺陷。絕緣軸承采用特種噴涂工藝，在軸承的外表面噴鍍覆膜，覆膜與基體結合力強，絕緣性能好，可避免感應電流對軸承的電蝕作用，防止電流對潤滑脂和滾動體、滾道造成的損壞，提高軸承的使用壽命。該工藝不斷被改進，絕緣軸承中，在外圈或內(nèi)圈表面有一層100μm厚的涂層，可承受至少1000VDC的電壓。等離子噴涂工藝可形成一層厚度均勻、粘附力極強的涂層，再經(jīng)進一步處理，使其能不受濕氣和濕度的影響。絕緣軸承可避免電腐蝕所造成的損害，因此與普通軸承相比應用在電機中可保障運行更可靠。而比起其他絕緣方法，如軸或外殼絕緣等，更加符合成本效益和可靠。