大型风电用BT轴承安装工艺优化

何永科， 宋晓骧

（西安永电金风科技有限公司，西安710200）

大型风电用BT轴承安装工艺优化

何永科， 宋晓骧

（西安永电金风科技有限公司，西安710200）

针对目前金风科技1.5MW永磁直驱风力发电机装配中的BT轴承冷冻安装的工艺进行分析，阐述了该工艺存在的质量隐患。并提出一种新的轴承加热安装工艺，彻底解决了现有工艺带来的质量问题，同时提高了作业效率。

风力发电机；轴承安装；质量；效率

1 现状

随着我国风电市场的进一步扩大，风电的应用快速成熟，进一步加快了风电设备制造业的发展，由此带来的风电设备的质量控制水平已经成为风电发展中的主要关注点。在直驱永磁风力发电机的制造中，轴承的安装质量直接影响着轴承的寿命，从而决定着整台发电机的运行寿命。

目前，金风科技永磁直驱风力发电机采用外转子、双轴承结构。其中轴系部分的动定轴材料为QT400，所用轴承直径尺寸大，轴系的装配一直属于质量控制的关键点，尤其是前端BT轴承采用冷冻法进行装配。采用的具体工艺是:1）将BT轴承上、下外圈冷冻至-45℃，转动轴（铸件）为室温状态下，安装冷冻后的下外圈，之后涂定量的油脂；2）室温下使用专用的吊具安装BT轴承内圈，加注定量的油脂；3）再安装冷冻后的上外圈；4）按工艺要求安装配作的轴承固定圈；5）对转动轴整体加热至80℃并保温2 h进行装配。如图1所示。

图1

2 存在的问题

采用上述工艺安装轴承时，在安装过程中由于轴承上、下外圈冷冻后温度约为-45℃，与室温温差过大，在安装并恢复至室温的过程中经常出现冷凝水，部分冷凝水会积聚在轴承与动轴之间，加注油脂时表面还存在一层冻霜，使用一般的方法无法彻底清除冻霜，油脂会将冷凝水封存在轴承本体上，时间长了容易造成轴承生锈，从而极大地影响轴承寿命，并由此直接地影响发电机整机的寿命。

3 工艺优化方案

结合轴系整体装配工艺，考虑采用加热装配的方法进行轴承的装配。首先对转动轴进行加热，使其达到额定的膨胀量，轴承上下外圈和内圈在室温状态下进行装配，完成轴承装配后再对动轴整体加热保温，之后进行轴系整体装配。

原工艺流程：轴承外圈冷冻至-45℃→安装下外圈→常温安装内圈→安装上外圈→安装轴承端盖→动轴整体加热80℃保温2 h套装。

新工艺流程：转动轴加热至75℃→常温安装下外圈→安装内圈→安装上外圈→安装轴承端盖→动轴整体加热至温差要求值装配。

在设定好工艺流程后，需根据转动轴和轴承的设计尺寸以及过盈量的尺寸计算BT轴承安装中的温度要求值。计算如下：

3.1 理论计算

首先对转动轴额定膨胀量需要的加热温度进行计算：

式中：T为加热或冷却温度℃；δ为实际配合过盈量，mm，一般取δ＝0.1～0.225mm；Δ为最小装配间隙，mm，一般取Δ＝0.001～0.002 mm；d为配合直径，d＝655 mm；T0为装配环境温度，℃；k为温度系数，k×10-6为材料线膨胀系数，1/℃。

取δ＝0.1～0.225 mm，则T-T0＝（δ+Δ）/（k×10-6×d）＝（δ+ 0.001）/（11.2×10-6）×655≈13.88～30.81℃。

据上可知，加热温度与环境温度差达到30℃左右，足以保证轴承外圈的装配。

3.2 实验情况

根据上述理论计算，我们做了如下现场实验：抽取10台发电机生产中的轴系装配过程，对环境温度进行测定确认，使用动轴加热专用工装（如图2）将转动轴的温度加热至高于环境温度30℃以上，确认轴承是否可以顺利安装到位。

图2

实验记录如表1。

表1 实验记录 ℃

上述10台轴承安装过程顺利，未出现因配合问题引起的安装问题。故将此工艺进行固化，确定温差达到35℃即可完成轴承的装配。

根据上述理论计算和试验结果，使用这种加热安装轴承的工艺，有效地杜绝了冷凝水带来的轴承生锈等质量隐患，提高了轴承安装及使用中的可靠性。

同时，采用该工艺提高了工效，节省了冷冻柜等设备的使用。原工艺与新工艺对比见表2。

表2 原工艺与新工艺对比

4 结语

由上述结果可以看出，新的工艺方法有效地解决了原工艺中产生的冷凝水对轴承寿命的影响，同时提高了BT轴承的安装效率。这是大型BT轴承安装工艺的一次探索，对后期的产品质量的提升和生产效率的提高都有较大的意义。

（编辑启 迪）

TH 133.3

B

1002－2333（2014）05－0232－02

何永科（1978—），男，工程师，主要从事直驱永磁风力发电机的生产制造技术研究。

2014-02-28