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风电机组发电机绝缘轴承结构和排脂结构技改应用案例风能资源作为一种储能丰富、分布较广的资源，有望成为未来电力系统的主要供能来源，得到了广泛的开发和利用。

一、背景

风能资源作为一种储能丰富、分布较广的资源，有望成为未来电力系统的主要供能来源，得到了广泛的开发和利用。大型风电场最常用的风力发电机有双馈风力发电机和直驱永磁风力发电机，而双馈风力发电机因为其优良的性价比成为风电机组的主流机型。在双馈风力发电机组中，双馈发电机是双馈风电机组的核心部件，担负风能转化为电能的关键作用。双馈发电机的高效、安全可靠运行，是保证业主收益的关键。

双馈风力发电机组早期配套的双馈风力发电机，普遍采用绝缘轴承结构，这种绝缘轴承结构，即轴承为绝缘轴承，端盖为普通端盖，轴承内、外侧均有密封环，轴承的储脂空间、排脂通道、排脂口都偏小。

双馈风机发电机的轴承温升高、轴承磨损快、轴承更换频繁，增加了双馈风力发电机的运维工作量、运维费用和停机时间，极大地影响了风电机组的发电量和业主的收益，已经是困扰很多风电业主和主机厂的大问题。

二、应用案例

1、项目概述

1） 完整采用绝缘轴承端盖结构改成普通轴承端盖结构、改善排脂结构的解决方案：

此完整解决方案，已经成功应用于辽宁和蒙东某风场，改造前后温度数据对比如下：

对比结果：发电机前轴承平均温度下降 15.6℃，发电机后轴承平均温度下降17.6℃。

2） 仅改进排脂结构、更换润滑脂的解决方案：

a）此方案已经在内蒙某风场得到效果验证，清洗轴承效果图片

b）清洗后更换油脂的发电机轴承温度及Fe 元素比对

比对结果：使用该 KluebersynthBZ 68-400 清洗油脂+BEM41-141 润滑方案后，温度下降了 11℃ 以上，磨损元素下降了 90%。

2、主要效益

改造后的普通轴承结构，具有以下优势，产生以下效益：

1. 改造成普通轴承结构后，轴承的电腐蚀问题得到极大改善，轴承运行可靠性提高，使用寿命延长；

2. 改造成普通轴承结构后，需要更换轴承时，普通轴承价格便宜、采购周期短、机组能尽快恢复运行、发电量损失小；

3. 改造成普通轴承结构后，轴承储脂空间、排脂结构得到最大程度地优化，排脂口加大加宽，选用风电专用润滑脂克鲁勃BEM 41- 141，轴承的废油脂能及时排出，新油脂能顺利补充，轴承能良好地再润滑，保证轴承能长期可靠的运行。

4. 绝缘轴承改成普通轴承结构，轴承的排脂结构优化，轴承的绝缘、润滑得到最大程度的保证，大大减少了轴承因为轴电流电腐蚀、排脂不畅而欠润滑导致的轴承损坏、轴承频繁高温报警的故障，极大地减少了电机轴承的运维时间和成本，提高了机组的收益。

三、技术要点

完整的解决方案技术要点是：

1、将原来电机的绝缘轴承结构改成普通轴承结构；

2、将轴承的排脂通道、排脂口进行优化设计，加大排脂通道；

3、将发电机的润滑脂更换为风电专用润滑脂克鲁勃 BEM 41-141。

4、更换克鲁勃 BEM41-141 油脂前，用克鲁勃油脂清洗剂 BZ68-400 清洗轴承中干涸结块的失效油脂和磨削。

改造后的普通轴承结构的端盖系统主要特点是：

1) 改造后的普通轴承结构的端盖装配主要包括：轴承外盖、外甩油盘、预紧弹簧、绝缘端盖、普通轴承、轴承内盖、大绝缘垫、O 型密封圈、小绝缘垫、接油盒。普通轴承套装于转轴的轴承挡位置，绝缘端盖套装于普通轴承上；普通轴承内圈一侧依靠转轴台阶定位，另一侧靠外甩油盘压紧；普通轴承外圈两侧设置有大绝缘垫和小绝缘垫；轴承外盖套装于外甩油盘上；在轴承外盖内侧、普通轴承的小绝缘垫外侧之间，设置有预紧弹簧；轴承内盖、轴承外盖放置在绝缘端盖两侧，通过止口配合、螺栓固定联接；在轴承外盖的下端，设置有排脂通道和排脂口，接油盒固定于轴承外盖的下端，储存废油脂。

2) 绝缘端盖，由原来的普通端盖将端盖内径加工到规定尺寸，加工后的普通端盖， 内嵌绝缘套，组合成绝缘端盖；

3) 绝缘套包含：轴承套、绝缘材料；轴承套由钢材 Q235 加工而成；绝缘材料与轴承套贴接稳固，轴承套除内圈表面外其它所有表面特氟龙厚度 0.3-0.4mm；

4) 绝缘端盖为内圈绝缘，轴承的外圈两侧设置有大绝缘垫、小绝缘垫，共同保证了普通轴承与绝缘端盖、轴承内盖、轴承外盖的相对绝缘；

5) 外甩油盘由外甩油盘加工与刮脂片焊接而成；外甩盘套装于转轴上，与转轴过盈配合，随转轴一起旋转；在外甩油盘加工零件上，焊上刮脂片，有助于轴承外盖储脂腔里废油脂的排出；

6) 改造后的普通轴承端盖装配，对比于改造前的绝缘轴承端盖装配，所述轴承内盖内侧，去掉了内密封环，加大了储脂空间、结构简单；所述轴承外盖的排脂通道加长加宽、排脂口加大。

四、应用前景

1、现场在运行的双馈发电机，轴承故障和轴承高温故障占发电机总故障率的 65%以上。早期的双馈发电机使用绝缘轴承，绝缘层很薄，由于转子变流器带来的高频电流，在转子轴上产生轴电压、轴电流，在轴电压、轴电流长期的腐蚀下，绝缘轴承的绝缘层失效，导致轴承温升高、碳刷磨损快，需要更换绝缘轴承。而绝缘轴承的价格高、供货周期长，风机不能恢复运行，进而损失了发电量，影响业主的收益。

2、已经使用了普通轴承绝缘端盖的双馈风力发电机，同样存在轴承外盖的排脂结构设计不合理，使用的轴承润滑脂不满足风电恶劣的运行条件，油脂干涸、结块，轴承排脂不畅、废油脂堆积，电机满发甚至超发状态下，轴承运行所产生的热量无法充分散出，轴承本体润滑不良，导致电机出现轴承温升过高报警的现象，长期运行，轴承损坏。

3、已经使用了普通轴承结构，排脂结构也合理，仅是油脂板结、堵塞，需要清理和更换新油脂。

针对以上三种情况，采用完整的绝缘轴承改造方案和排脂结构解决方案，或仅采用轴承外盖的排脂结构改造方案、或仅更换油脂方案，用克鲁勃油脂清洗剂 BZ 68-400 清洗原轴承废油脂，换用克鲁勃 BEM41-141 润滑脂，解决了大多数轴承的润滑问题和高温、更换油脂不彻底问题。降低了电机运维成本，减少了机组的停机时间，增加发电量和业主的收益，有广泛的改造前景和推广意义。