淺談風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸承的雷電防護(hù)
發(fā)布時(shí)間：2023-07-25 11:50:19
摘要：在風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中，由于雷電放電導(dǎo)致的風(fēng)機(jī)主軸承損壞現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。因此，為確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)在惡劣天氣下安全運(yùn)行，必須對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸承采取必要的防護(hù)措施。本文主要針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸承的雷電防護(hù)措施進(jìn)行了研究，旨在為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行維護(hù)人員提供參考。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中，由于雷電放電產(chǎn)生的強(qiáng)脈沖電流會(huì)通過電纜、光纜等進(jìn)入到風(fēng)機(jī)主軸承中，當(dāng)這些強(qiáng)脈沖電流在主軸承殼體中產(chǎn)生局部過熱時(shí)，會(huì)造成風(fēng)電機(jī)組主軸承局部溫度升高。在某些情況下，還會(huì)造成風(fēng)機(jī)主軸承內(nèi)部出現(xiàn)裂紋，這將對(duì)風(fēng)電機(jī)組的安全運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力需求不斷增加，使得風(fēng)力發(fā)電得到了越來越廣泛的應(yīng)用。風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸承是由主軸、軸承和軸承座組成。其中，主軸是整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的核心部件，起著關(guān)鍵作用。它將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，并將其傳遞給軸承。軸承則用于支撐主軸和整個(gè)機(jī)組的重量，還起著密封和潤(rùn)滑作用。1.風(fēng)力發(fā)電機(jī)雷電防護(hù)現(xiàn)狀隨著我國(guó)風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展，風(fēng)電機(jī)組的單機(jī)容量也在不斷增大，這為風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)提供了巨大的空間。然而，隨著風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量的增大，雷擊造成的風(fēng)機(jī)損壞事故也隨之增多。目前，在國(guó)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組上使用最多的防雷措施是避雷針和接地裝置，這兩種防雷措施能有效地避免雷擊事故對(duì)風(fēng)機(jī)造成損傷。而在實(shí)際工作中，由于雷擊事故對(duì)風(fēng)機(jī)主軸承的影響往往容易被忽視，從而導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組遭受雷擊事故。風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)脈沖電流會(huì)通過電纜、光纜等進(jìn)入到風(fēng)機(jī)主軸承中，由于電纜、光纜具有絕緣性能較差、線路防護(hù)等級(jí)低等特點(diǎn)，當(dāng)這些強(qiáng)脈沖電流通過電纜、光纜進(jìn)入到主軸承中時(shí)，會(huì)造成主軸承局部溫度升高，進(jìn)而對(duì)風(fēng)電機(jī)組造成損傷。在這種情況下，若不采取有效措施對(duì)風(fēng)機(jī)主軸承進(jìn)行防護(hù)，那么風(fēng)力發(fā)電機(jī)將會(huì)因雷擊而出現(xiàn)損壞。然而目前國(guó)內(nèi)對(duì)于風(fēng)電機(jī)組雷電防護(hù)技術(shù)研究較少，對(duì)風(fēng)機(jī)主軸承雷電防護(hù)技術(shù)不夠重視。因此，必須加強(qiáng)對(duì)風(fēng)電機(jī)組雷擊事故危害的認(rèn)識(shí)以及對(duì)風(fēng)電機(jī)組主軸承雷電防護(hù)技術(shù)的研究。風(fēng)機(jī)主軸承是由滾動(dòng)體和滾道組成的滾動(dòng)接觸件，主要承受徑向載荷。主軸承內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，主要包括滾動(dòng)體、滾道和保持架三部分。在實(shí)際工作過程中，由于軸承內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均勻，容易導(dǎo)致滾動(dòng)體和保持架之間的接觸面發(fā)生磨損，從而導(dǎo)致整個(gè)軸承內(nèi)部出現(xiàn)不同程度的損傷。當(dāng)主軸承內(nèi)部出現(xiàn)磨損后，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致滾道出現(xiàn)裂紋。在滾道和保持架之間發(fā)生磨損時(shí)，由于主軸承中的滾動(dòng)體是由彈性變形引起的，在其兩端會(huì)產(chǎn)生壓力差，從而導(dǎo)致滾道內(nèi)形成微小的空洞。這些空洞會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部空間變小，進(jìn)而增大了滾道與保持架之間的摩擦力。當(dāng)摩擦力達(dá)到一定程度時(shí)，就會(huì)在保持架和滾動(dòng)體之間形成金屬接觸點(diǎn)。如果該金屬接觸點(diǎn)接觸不緊密時(shí)，就會(huì)在雷電放電過程中產(chǎn)生較大的感應(yīng)電流，從而對(duì)風(fēng)電機(jī)組主軸承造成破壞。主軸承殼體的散熱問題是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，對(duì)此需要綜合考慮風(fēng)機(jī)主軸承殼體的設(shè)計(jì)、加工、裝配及使用維護(hù)等多方面因素。從風(fēng)機(jī)主軸承殼體的設(shè)計(jì)來說，其主要是將風(fēng)輪葉片、主軸承軸承及發(fā)電機(jī)輸出軸等部件安裝在殼體中，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠較好地滿足風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中對(duì)振動(dòng)、噪聲等性能的要求，但是由于風(fēng)機(jī)主軸承軸承運(yùn)行時(shí)需要承受較大的載荷，因此在主軸承殼體中產(chǎn)生的熱量也較大。從風(fēng)電機(jī)組的整個(gè)運(yùn)行過程來看，風(fēng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，其溫度比較低，而當(dāng)風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)的溫度會(huì)隨著轉(zhuǎn)速升高而升高，這就造成了風(fēng)機(jī)主軸承殼體中熱量的大量聚集。如果不對(duì)風(fēng)機(jī)主軸承殼體進(jìn)行及時(shí)散熱，將會(huì)導(dǎo)致其內(nèi)部溫度急劇升高，從而產(chǎn)生嚴(yán)重后果。因此需要采取必要的措施對(duì)風(fēng)機(jī)主軸承殼體進(jìn)行及時(shí)散熱。為了確保風(fēng)電機(jī)組主軸承殼體的散熱效果，可以采取以下措施：①通過在風(fēng)機(jī)主軸承殼體上開孔等方式來進(jìn)行通風(fēng)散熱；②利用風(fēng)扇對(duì)其進(jìn)行散熱。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行環(huán)境惡劣，極易受到雷電電磁脈沖的干擾，特別是當(dāng)風(fēng)電機(jī)組處于低壓側(cè)時(shí)，受到雷電電磁脈沖的影響更大。這是因?yàn)榈蛪簜?cè)的雷電電磁脈沖與高壓側(cè)不同，在低壓側(cè)出現(xiàn)的電磁脈沖不會(huì)對(duì)主軸承造成影響，但在高壓側(cè)則不同。因此，風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行過程中必須做好雷電防護(hù)措施。目前，對(duì)于風(fēng)電機(jī)組主軸承的雷電防護(hù)一般采用電磁屏蔽技術(shù)、金屬屏蔽技術(shù)和電磁兼容技術(shù)等。其中，電磁屏蔽技術(shù)主要是在風(fēng)機(jī)主軸承內(nèi)部安裝屏蔽罩來實(shí)現(xiàn)雷電防護(hù)。為了保證風(fēng)機(jī)主軸承的安全運(yùn)行，必須加強(qiáng)對(duì)風(fēng)電機(jī)組主軸承的防護(hù)措施。此外，還應(yīng)在風(fēng)電機(jī)組主軸承中安裝過電壓保護(hù)器和接地裝置來實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電機(jī)組主軸承的保護(hù)。其中過電壓保護(hù)器主要是針對(duì)風(fēng)電機(jī)組中所存在的浪涌電壓、操作過電壓以及過電流等提供保護(hù)作用；接地裝置則主要是將雷電能量從風(fēng)電機(jī)組上接引到大地，以確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)能夠安全運(yùn)行。通過上述措施，可以有效降低風(fēng)電機(jī)組主軸承內(nèi)部感應(yīng)出來的過電壓和過電流，從而提高了風(fēng)電機(jī)組主軸承的抗雷性能。（1）在風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中，一旦發(fā)現(xiàn)有電流從主軸承內(nèi)部的電纜、光纜等進(jìn)入到主軸承，要立即切斷該電纜、光纜與風(fēng)機(jī)主軸承之間的連接。（2）對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸承殼體進(jìn)行全面檢查，一旦發(fā)現(xiàn)有裂紋等異常情況，要立即進(jìn)行更換。（3）加強(qiáng)對(duì)風(fēng)電機(jī)組的日常巡視工作，并在巡視過程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、及時(shí)處理問題。同時(shí)，還要加強(qiáng)對(duì)風(fēng)電機(jī)組軸承座內(nèi)部的潤(rùn)滑工作，并及時(shí)更換潤(rùn)滑油。綜上所述，本文針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸承的雷電防護(hù)問題進(jìn)行了研究，主要包括以下幾個(gè)方面：首先，根據(jù)風(fēng)電機(jī)組主軸承的運(yùn)行環(huán)境，提出了風(fēng)電機(jī)組主軸承的雷電防護(hù)措施。其次，為了滿足風(fēng)電機(jī)組在惡劣天氣下的安全運(yùn)行需求，提出了風(fēng)電機(jī)組主軸承雷電防護(hù)的有效措施。最后，為保障風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中主軸承的安全運(yùn)行，提出了在風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中需要加強(qiáng)對(duì)主軸承的定期檢測(cè)和維護(hù)工作，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。
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