風(fēng)力發(fā)電機(jī)的軸承保護(hù)方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的軸承保護(hù)方法及裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉輪驅(qū)動(dòng)與之聯(lián)接的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)的定子主軸 與塔筒底座連接。在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸與定子主軸之間設(shè)置有滾動(dòng)軸承，以滿足傳遞載 荷的要求，及支撐定子與轉(zhuǎn)子之間的相對運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)電能量轉(zhuǎn)換的目的。
[0003] 軸承是整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)中能量傳遞系統(tǒng)中非常重要的部件，由于常年受到變載荷 及強(qiáng)陣風(fēng)的沖擊，軸承又是風(fēng)力發(fā)電機(jī)中最薄弱的環(huán)節(jié)之一。
[0004] 實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，在冬季或高寒低溫地區(qū)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的軸承很容易因磨損而失 效。
[0005] 軸承的壽命關(guān)系到整臺(tái)發(fā)電機(jī)的壽命，軸承一旦失效，無法在空中更換，因此，一 旦軸承失效，更換成本巨大。
[0006] 有鑒于此，在低溫環(huán)境下，如何減緩風(fēng)力發(fā)電機(jī)的軸承磨損，降低軸承失效率，是 本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的軸承保護(hù)方法及裝置，該方法及裝置能夠 在低溫環(huán)境下，減緩風(fēng)力發(fā)電機(jī)的軸承磨損，降低軸承失效率，從而節(jié)省成本。
[0008] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的軸承保護(hù)方法，所述風(fēng)力發(fā) 電機(jī)的定子主軸與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸之間設(shè)置有軸承，所述定子主軸、所述軸承及所述 轉(zhuǎn)子軸形成所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的軸系；在所述軸系的徑向與所述軸承對應(yīng)的位置設(shè)置熱源； 所述軸承保護(hù)方法包括：
[0009] 當(dāng)所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)連續(xù)停機(jī)預(yù)定時(shí)間，且環(huán)境溫度在預(yù)設(shè)溫度范圍內(nèi)時(shí)，啟動(dòng)所 述熱源以沿所述軸系的徑向建立溫度場，所述溫度場的溫度自所述轉(zhuǎn)子軸、所述軸承至所 述定子主軸依序升高，并通過對所述溫度場的控制，使所述軸承的潤滑脂達(dá)到設(shè)定流態(tài)化 溫度；
[0010]再啟動(dòng)所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
[0011] 可選的，在所述定子主軸的內(nèi)腔壁面對應(yīng)于所述軸承的位置設(shè)置電熱源。
[0012] 可選的，所述溫度場的控制方法如下：
[0013] 通過對所述電熱源輸出熱流密度的控制，先使所述定子主軸的內(nèi)腔壁面升溫至預(yù) 設(shè)壁溫區(qū)間，再使所述定子主軸的內(nèi)腔壁面溫度維持在該預(yù)設(shè)壁溫區(qū)間。
[0014] 可選的，所述電熱源輸出熱流密度的上限值為
式中：
[0015] q為電熱源輸出熱流密度的上限值；
[0016] λ為定子主軸材質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)；
[0017] U1為定子主軸內(nèi)腔壁面恒壁溫控制的設(shè)定值；
[0018] to為定子主軸內(nèi)表面的初始溫度；
[0019] a為定子主軸材質(zhì)的熱擴(kuò)散率；
[0020] T1為第一時(shí)間變量。
[0021 ]可選的，所述溫度場的控制方法如下：
[0022] 通過對所述電熱源輸出熱流密度的控制，對所述定子主軸的內(nèi)腔壁面進(jìn)行變溫控 制，所述定子主軸的內(nèi)腔壁面溫度的上限值為其能夠承受的最大值。
[0023] 可選的，所述電熱源輸出熱流密度的上限值為
式中：
[0024] q為電熱源輸出熱流密度的上限值；
[0025] λ為定子主軸材質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)；
[0026] U2為定子主軸內(nèi)腔壁面溫度的上限值；
[0027] to為定子主軸內(nèi)表面的初始溫度；
[0028] a為定子主軸材質(zhì)的熱擴(kuò)散率；
[0029] τ2為第二時(shí)間變量。
[0030] 可選的，所述電熱源的額定功率設(shè)為
式中：
[0031] A為電熱源與定子主軸內(nèi)腔壁面的接觸面積；
[0032] τ為加熱時(shí)長；
[0033] P為定子主軸材質(zhì)的密度；
[0034] c為定子主軸材質(zhì)的比熱容；
[0035] λ為定子主軸材質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)；
[0036] U為定子主軸內(nèi)腔壁面的上限溫度；
[0037] to為定子主軸內(nèi)腔壁面的初始溫度。
[0038] 可選的，所述電熱源的額定功率具體為
式中：
[0039] λ為定子主軸材質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)；
[0040] a為定子主軸材質(zhì)的熱擴(kuò)散率。
[0041] 可選的，所述軸承的潤滑脂溫度達(dá)到設(shè)定流態(tài)化溫度后，還判斷所述風(fēng)力發(fā)電機(jī) 的其余啟動(dòng)條件是否滿足：
[0042] 若所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的其余啟動(dòng)條件滿足，啟動(dòng)所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)，并在所述風(fēng)力發(fā) 電機(jī)連續(xù)工作時(shí)間超過預(yù)設(shè)時(shí)間后，關(guān)閉所述溫度場；
[0043] 若所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的其余啟動(dòng)條件不滿足，通過對所述溫度場的控制，使所述軸 承的潤滑脂保持在設(shè)定流態(tài)化溫度。
[0044]本發(fā)明還提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的軸承保護(hù)裝置，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的定子主軸與發(fā) 電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸之間設(shè)置有軸承，所述定子主軸、所述軸承及所述轉(zhuǎn)子軸形成所述風(fēng)力 發(fā)電機(jī)的軸系;所述軸承保護(hù)裝置包括：
[0045] 熱源，其設(shè)置于所述軸系的徑向與所述軸承對應(yīng)的位置；
[0046] 檢測模塊，用于獲取所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的連續(xù)停機(jī)時(shí)間和環(huán)境溫度；
[0047]控制模塊，與所述檢測模塊通信連接，用于在所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的連續(xù)停機(jī)時(shí)間達(dá) 到預(yù)定時(shí)間，且環(huán)境溫度在預(yù)設(shè)溫度范圍內(nèi)時(shí)，輸出啟動(dòng)所述熱源以建立溫度場的控制信 號(hào)，所述溫度場的溫度自所述轉(zhuǎn)子軸、所述軸承至所述定子主軸依序升高，并通過對所述溫 度場的控制，使所述軸承的潤滑脂達(dá)到設(shè)定流態(tài)化溫度;所述軸承的潤滑脂達(dá)到設(shè)定流態(tài) 化溫度后，還輸出軸承啟動(dòng)條件滿足的控制信號(hào)至所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
[0048] 可選的，所述熱源為電熱源，所述電熱源設(shè)置于所述定子主軸的內(nèi)腔壁面對應(yīng)于 所述軸承的位置；
[0049] 所述控制模塊能夠啟動(dòng)或關(guān)閉所述電熱源，并能夠?qū)λ鲭姛嵩摧敵鰺崃髅芏冗M(jìn) 行控制，以實(shí)現(xiàn)對所述溫度場的控制。
[0050] 可選的，所述控制模塊還用于在接收所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)反饋的所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟動(dòng) 信號(hào)后，在所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)連續(xù)工作時(shí)間超過預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)，輸出關(guān)閉所述電熱源的控制信 號(hào);或在接收所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)反饋的所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)無法啟動(dòng)的信號(hào)后，通過對所述電熱 源輸出熱流密度的控制，使所述軸承的潤滑脂保持在設(shè)定流態(tài)化溫度。
[0051] 可選的，所述電熱源為電熱元件，其通過交流調(diào)壓電路供電產(chǎn)熱。
[0052]可選的，所述電熱元件預(yù)埋有檢測所述定子主軸內(nèi)腔壁面溫度的溫度傳感器，所 述控制模塊根據(jù)所述溫度傳感器的反饋值控制所述交流調(diào)壓電路。
[0053]可選的，所述電熱元件的軸向長度為所述軸承內(nèi)圈的寬度的3~4倍。
[0054]可選的，所述電熱源的空腔側(cè)設(shè)置有熱絕緣和電絕緣材料層。
[0055] 可選的，所述控制模塊還通過對所述電熱源輸出熱流密度的控制，使所述定子主 軸的內(nèi)腔壁面溫度先升溫至預(yù)設(shè)壁溫區(qū)間，再維持在該預(yù)設(shè)壁溫區(qū)間。
[0056] 可選的，所述電熱源輸出熱流密度的上限值為
式中：
[0057] q為電熱源輸出熱流密度的上限值；
[0058] λ為定子主軸材質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)；
[0059] U1為定子主軸內(nèi)腔壁面恒壁溫控制的設(shè)定值；
[0060] to為定子主軸內(nèi)表面的初始溫度；
[0061] a為定子主軸材質(zhì)的熱擴(kuò)散率；
[0062] T1為第一時(shí)間變量。
[0063] 可選的，所述控制模塊還通過控制所述電熱源的輸出熱流密度，以對所述定子主 軸的內(nèi)腔壁面進(jìn)行變溫控制，所述定子主軸的內(nèi)腔壁面溫度的上限值為其能夠承受的最大 值。
[0064] 可選的，所述電熱源輸出熱流密度的上限值為
式中：
[0065] q為電熱源輸出熱流密度的上限值；
[0066] λ為定子主軸材質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)；
[0067] U2為定子主軸內(nèi)腔壁面溫度的上限值；
[0068] to為定子主軸內(nèi)表面的初始溫度；
[0069] a為定子主軸材質(zhì)的熱擴(kuò)散率；
[0070] τ2為第二時(shí)間變量。
[0071] 可選的，所述電熱源的額定功率為
式中：
[0072] A為電熱源與定子主軸內(nèi)腔壁面的接觸面積；
[0073] τ為加熱時(shí)長；