[发明专利]一种新型兆瓦级风电机组主轴承阶梯式加热方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型兆瓦级风电机组主轴承阶梯式加热方法。

背景技术

兆瓦级风电机组主轴承是风电机组中核心部件，其内孔与主轴设计为过盈配合。在安装过程中一般都将主轴承加热，使其膨胀，能够与轴间隙配合后才安装。常用的主轴承加热方式有油液加热、加热炉加热和感应加热；其中，油液加热及加热炉加热操作复杂、加热速度慢、对现场环境要求高，适用于密闭环境的小轴承加热；而兆瓦级风电机组主轴承尺寸偏大，且一般整机厂均无单独加热室，所以最好的方法就是使用感应加热器进行感应加热。但是同时，基于感应加热器感应原理，对于内、外圈整体式主轴承加热时势必会造成主轴承内、外圈温差过大，例如，实测容量为100KVA感应加热器内、外圈温差可达到100℃，这样就导致主轴承内圈膨胀量大于外圈，主轴承游隙变成负数，对主轴承滚子造成不良的挤压，影响主轴承的整体使用效果。

发明内容

发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种新型兆瓦级风电机组主轴承阶梯式加热方法，该方法通过计算，确定每次允许的加热温度，合理控制主轴承内、外圈的温差，保证内、外圈膨胀量差值小于主轴承游隙，使主轴承在加热过程中一直处于正游隙状态，保证主轴承滚子在加热过程中时刻处于活动状态。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种新型兆瓦级风电机组主轴承阶梯式加热方法，包括以下步骤：

（1）根据主轴承入厂数据确定待加热主轴承游隙数值△_轴承；

（2）测量、计算：测量主轴承的内、外径，确定轴承与主轴实际配合公差△T=d－D；

其中，d为主轴承内径，D为主轴外径，单位均为mm；

（3）根据GB/T19568-2004《风力发电机组装配和安装规范》计算主轴承与主轴安装所需最小间隙L：

L=（0.001～0.0015）×d   （1）

其中，d为主轴承内径，单位为mm；

（4）计算主轴承内圈需要的膨胀量：根据L及△T计算出轴承内圈需要的膨胀量△L=L-△T；

（5）计算主轴承内圈膨胀量：确定待加热主轴承内圈直径、材料，及计算主轴承内圈加热膨胀量公式，加热膨胀公式如下：

△=a×d×（T－t）   （2）

其中，△为膨胀量，单位为mm；a为材料线膨胀系数，单位为10^-6/℃；T为需要加热的目标温度，单位为℃；t为环境温度，即加热时环境的实测温度，单位为℃；

（6）计算主轴承内圈加热的最终温度：将主轴承内圈需要的膨胀量△L代入公式（2），计算出主轴承内圈需加热到的最终温度T1=△L÷（a*d）+t；

（7）计算主轴承内圈每次允许加热的最高温度：将主轴承游隙△_轴承代入公式（2），计算出主轴承内圈每次允许加热的升高温度T2=△_轴承÷（a*d），继而确定每次实际加热的升高温度T3=T2－15℃；

（8）监控主轴承内圈温度，采用阶梯式加热：先选择加热温度T3+t，加热至设定温度后开始保温，测量内外圈温度，直到内外圈温度差在5℃以内时，再次启动加热设备加热至2T3+t，加热至温度后再次保温，直到内外圈温度在5℃以内时，再次启动加热设备加热至3T3+t，依次顺序，直至达到主轴承最终加热温度T1；（如（T1－t）/T3=n时，则需加热n次；如n＜（T1－t）/T3＜n+1，则加热n+1次；n为自然数）；

（9）加热完成后开始装配。

所述步骤（6）中，T1需小于120℃。

所述步骤（8）中，需要加热的次数为N，n为自然数，当（T1－t）/T3=n时，则N=n；当n＜（T1－t）/T3＜n+1时，则N=n+1。

本发明的工作原理为：按照加热要求和主轴承本身条件，分阶梯对轴承进行加热，保证每次加热主轴承膨胀量均小于出厂游隙，使主轴承滚子加热过程中始终不受外力挤压，且最终满足安装要求。

本发明的有益效果为：

1、分阶梯对主轴承进行加热，保证每次加热主轴承膨胀量均小于出厂游隙；

2、保证主轴承滚子加热过程中始终不受外力挤压，时刻处于活动状态。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

一种新型兆瓦级风电机组主轴承阶梯式加热方法，包括以下步骤：

（1）根据主轴承入厂数据确定待加热主轴承游隙数值△_轴承；

（2）测量、计算：测量主轴承的内、外径，确定轴承与主轴实际配合公差△T=d－D；