一种风电机组主轴轴承卸荷系统的制作方法

本发明专利涉及风电机组技术改造领域，具体说是一种风电机组主轴轴承卸荷系统，应用在风电机组主轴系统后移技术改造中。

背景技术：

1、风能资源作为一种清洁的可再生能源，在全世界广泛存在，资源丰富，取之不竭，用之环保。风能发电因此具有安全、清洁的特点，可为人类提供长期稳定的能源供应。风力发电机组中主轴轴承性能直接决定风电机组运行的可靠性，主轴轴承的设计是传动链设计的重要组成部分。调心滚子轴承具有承载能力强，制造简单，装配工艺性好的特点，目前，商业运行的兆瓦级风电机组多采用双列球面滚子轴承形式，并且两列滚子规格相同，但是，由于风电机组均为水平轴机组，在机组运行过程中，风轮受到的推力极大，该推力载荷则全部由主轴轴承承担。由于双列调心滚子轴承本身的设计特点，在上风向收到推力时，下风向侧的滚子受载远大于上风向侧，根据现场测试，两列滚子的受力差别至少在3倍以上，前后两列滚子受力不均衡性，后排滚子及其滚道的磨损较为严重，而此问题会导致主轴发生后移，由于风电主机安装在70m以上的塔台上，起吊安装费用每次高达100万元以上，影响风场发电量的同时，耗费了大量的人力物力，严重影响了机组的使用寿命，长此下去，必将阻碍风电产业的大发展。

2、风力发电机主传动系统的支承轴承选型多样，其中双馈式风电机组往往用两套双列调心滚子轴承共同支承主轴，调心滚子轴承由于承载能力高，且可以补偿因加工、安装以及轴或座的变形引起的同轴度误差而被广泛应用于风电主轴的支撑结构中，该布置形式成经济实用且对主轴的装配精度要求较低，在国内外双馈式风力发电机组中应用广泛。其中齿轮箱一侧的轴承为定位端轴承，能进行轴向定位，可同时承受轴向载荷和径向载荷，用来保证传动系统的稳定性。但使用过程中发现齿轮箱侧定位端轴承偏载严重，易因偏载导致单列失效。但在某些风力载荷作用下，定位端调心滚子轴承所承受的轴向力可以数倍于径向力，此时双列的调心滚子轴承只有一列滚子承载，另一列滚子处于空载打滑中，而承载的一列可能会出现应力分布不均、边缘应力、轴向窜动大、温升高、磨损加剧、早期疲劳剥落等现象，最终会导致主轴发生向后移动。

技术实现思路

1、为了解决风电机组轴系后移这一现象，本申请提供了一种风电机组主轴轴承卸荷系统，通过监测主轴的位移数据，如果发生后移，就让固定轴式丝杠步进电机动作给卸荷系统施力，用以解决减主轴系统后轴承所受轴向力。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种风电机组主轴轴承卸荷系统，包括回转支承，安装在主轴上，并与前轴承后端盖固定连接；

3、步进电机，安装在后轴承前端盖上，

4、所述步进电机包括电机外壳，电机外壳内固定有定子组；

5、转子轴，设置在定子组内部，转子轴的轴向两端安装有轴承，转子轴加工有轴向贯通的内螺纹孔；

6、丝杠，一端穿过内螺纹孔，丝杠上安装有与内螺纹孔配合的丝杠螺母，丝杠远离电机外壳的端部与回转支承固定连接。

7、进一步地，所述步进电机通过电机固定支架安装在后轴承前端盖上。

8、进一步地，所述电机外壳与电机固定支架之间安装有垫片和卡簧。

9、进一步地，所述丝杠远离回转支承的端部安装有滑动衬套。

10、进一步地，所述丝杠远离电机外壳一端与穿过回转支承，并通过锁紧螺母锁紧回转支承。

11、进一步地，所述电机固定支架为剖分式结构。

12、进一步地，所述定子组与转子轴之间设有滑轨壳体，滑轨壳体靠近回转支承一端与轴承抵接。

13、进一步地，还包括激光位移传感器，安装在主轴上，用于监测主轴的轴向位移；

14、信号接收器，安装在步进电机上；

15、控制器，与激光位移传感器通讯相连，用于控制激光位移传感器的工作；

16、处理器，通过激光位移传感器发出的信号判断主轴是否回到原始位置进而决定发送是否让电机继续工作前顶丝杠的信号。

17、在本申请的另一实施方式中，所述回转支承包括剖分式内圈、剖分式外圈，以及安装在剖分式内圈和剖分式外圈之间的滚动体；

18、所述剖分式内圈包括两个半内圈，两个半内圈通过第一锁紧螺栓紧固连接；

19、所述剖分式外圈包括两个半外圈，两个半外圈通过第二锁紧螺栓紧固连接；

20、所述半外圈周壁上设有外圈法兰。

21、进一步地，所述半内圈上设有安装孔。

22、进一步地，所述丝杠一端通过平键与外圈法兰相连。

23、本发明的优点：本申请的装置可以根据主轴实时后移量及时做出相对应的调整。当发现风电机组主轴系统有较少移动时(5mm以内)，及时安装该主轴轴承卸荷系统，能够有效分担减少后轴承所受轴向力，减小后轴承磨损，延缓轴承使用寿命3-5年，3年后更换新的丝杠，使得卸荷系统有效工作，丝杠成本低廉，这样避免了主轴系统因后轴承磨损而引起下塔更换，避免花费主轴系统下塔更换的生产费用。

技术特征：

1.一种风电机组主轴轴承卸荷系统，其特征在于：包括回转支承，安装在主轴(1)上，并与前轴承后端盖(2)固定连接；

2.根据权利要求1所述的风电机组主轴轴承卸荷系统，其特征在于：所述步进电机(3)通过电机固定支架(11)安装在后轴承前端盖(4)上。

3.根据权利要求2所述的风电机组主轴轴承卸荷系统，其特征在于：所述电机外壳(5)与电机固定支架(11)之间安装有垫片(12)和卡簧(13)。

4.根据权利要求1所述的风电机组主轴轴承卸荷系统，其特征在于：所述丝杠(10)远离回转支承的端部安装有滑动衬套(14)。

5.根据权利要求1所述的风电机组主轴轴承卸荷系统，其特征在于：所述丝杠(10)远离电机外壳(5)一端与穿过回转支承，并通过锁紧螺母(15)锁紧回转支承。

6.根据权利要求2所述的风电机组主轴轴承卸荷系统，其特征在于：所述电机固定支架(11)为剖分式结构。

7.根据权利要求2所述的风电机组主轴轴承卸荷系统，其特征在于：所述定子组(6)与转子轴(7)之间设有滑轨壳体(28)，滑轨壳体(28)靠近回转支承一端与轴承(8)抵接。

8.根据权利要求1所述的风电机组主轴轴承卸荷系统，其特征在于：还包括激光位移传感器(16)，安装在主轴(1)上，用于监测主轴的轴向位移；

9.根据权利要求1所述的风电机组主轴轴承卸荷系统，其特征在于：所述回转支承包括剖分式内圈、剖分式外圈，以及安装在剖分式内圈和剖分式外圈之间的球型滚子(29)；

10.根据权利要求9所述的风电机组主轴轴承卸荷系统，其特征在于：所述半内圈(20)上设有安装孔(25)；所述丝杠(10)一端通过平键(30)与外圈法兰(24)相连。

技术总结
本发明专利涉及风电机组技术改造领域，具体说是一种风电机组主轴轴承卸荷系统，包括回转支承，安装在主轴上，并与前轴承后端盖固定连接；步进电机，安装在后轴承前端盖上，步进电机包括电机外壳，电机外壳内固定有定子组；转子轴，设置在定子组内部，转子轴的轴向两端安装有轴承，转子轴加工有轴向贯通的内螺纹孔；丝杠，一端穿过内螺纹孔，丝杠上安装有与内螺纹孔配合的丝杠螺母，丝杠远离电机外壳的端部与回转支承固定连接。该主轴轴承卸荷系统，能够有效分担减少后轴承所受轴向力，减小后轴承磨损，延缓轴承使用寿命3‑5年，3年后更换新的丝杠，使得卸荷系统有效工作，丝杠成本低廉，避免了下塔更换的费用。

技术研发人员：李民,黄海,张晋宇,李晓飞,彭顺峰,赵禹茗,梁辰璐,韩浩
受保护的技术使用者：国电电力内蒙古新能源开发有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1