[摘 要]目前，兆瓦级风力发电机组变桨轴承漏脂问题频发，本文分析了变桨轴承的密封性能及排脂性能，并通过试验验证了理论分析的正确性，最终确定了漏脂的原因是变桨轴承密封圈的密封不足和排油通道的排脂不畅。
　　[关键词]风力发电机组；变桨轴承；漏油；故障分析；总结
　　中图分类号：S872 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）26-0107-01
　　1 引言
　　风能是清洁能源的重要组成部分，随着兆瓦级风力发电机的迅速发展和应用，兆瓦级风力发电机组技术也变得越来越成熟。但是，目前兆瓦级风力发电机变桨轴承漏脂问题频发，带来了一系列的后果，如：叶片污染、火灾隐患、轴承缺油失效等。变桨轴承漏脂问题严重影响风力发电机组的运行，需对此问题进行深入的分析和研究。
　　2 故障现象
　　目前兆瓦级风力发电机组变桨轴承的结构普遍形式为双排滚珠、四点接触式，采用双唇密封圈，如下图1。
　　经现场查看，变桨轴承漏脂问题主要表现如下：
　　1）密封圈处泄漏大量油脂。2）变桨轴承的集油瓶未收集到废旧油脂。
　　3 原因分析
　　3.1 密封性能分析
　　根据有限元的计算结果，变桨轴承内外圈之间在极限载荷作用下，间隙最大可达1.8mm左右。详细计算轴承内外圈的相对变形结果如图2、3所示。
　　变桨轴承密封圈设计的补偿量为1.6mm，变桨轴承的变形量最大可达1.8mm，固密封圈无法弥补变桨轴承的变形，最后导致漏油。
　　3.2 排脂性能分析
　　已知大部分兆瓦级风风机变桨轴承的排油孔尺寸为M14×1.5，孔深为20mm，内径为9.8mm，集油瓶接头管道内径为6.5mm，因此整个排油油路不仅包括摩擦阻力，还包括一个折弯的局部阻力和2个收缩的局部阻力。如图4为变桨轴承排油通道。
　　已知变桨轴承润滑脂是由基础油和稠化剂形成的假塑性非Newton流体[1]，采用Herschel-Bulkley[2]模型描述润滑脂为较复杂的流变特性，其摩擦阻力和局部阻力分别为：
　　式（1）
　　式（2）
　　式中：为摩擦阻力损失，MPa；为局部阻力损失，MPa；为管路长度，mm；d为管路直径，mm；为综合摩擦阻力系数，可根据综合Reynolds数求出，（k为稠度系数，n为流变行为指数）[3]，当小于临界Reynolds数时，；为综合局部阻力系数。由于非Newton流体局部阻力方面计算较少，实际计算时，大多结合润滑脂的时间试验数据，在Newton流体局部阻力系数的基础上，加上一个修正系数近似计算。
　　故变桨轴承排油油路润滑脂的阻力损失为：
　　式（3）
　　式中：，分别为，段管路收缩处综合阻力系數；为段管路直角弯处综合阻力系数。
　　已知，所选润滑脂的密度为，黏度为（40℃），当=50mm，=9.8mm，=70mm，=6.5mm，v≈0.6mm/s时，排油油路润滑脂的阻力损失约为0.1MPa，小于沟道润滑油脂的油压0.08Mpa，排油油路不能满足流通要求，润滑脂需要克服较大阻力损失，才能顺利排出。
　　4 试验
　　通过试验验证上述原因分析是否正常。选择2台变桨轴承漏脂严重的风机，进行试验，试验方案如下：
　　1）变桨轴承密封圈更换补偿量大于2mm的密封圈；2）安装接口内径为8mm、接口管道长度为10mm的排油管路；3）变桨轴承润滑油脂改为黏度为油脂；
　　以上方案在风机试验约1年，现场检验未发现变桨轴承密封圈漏脂现象，同时集油瓶内收集大量油脂。
　　5 总结
　　通过对变桨轴承漏脂问题的分析，可以得出变桨轴承漏脂的原因是：
　　1）变桨轴承密封圈密封量无法弥补变桨轴承内外圈变形量，导致油脂从缝隙中漏出。2）变桨轴承排油通道不顺畅，油脂排出困难，油脂从更易排出的密封圈处排出。
　　参考文献
　　[1] 吴望一编著：《流体力学》，北京大学出版社，北京，1982.
　　[2] L.普朗特等著，郭永怀、陆士嘉译：《流体力学概论》，科学出版社，北京，1981.
　　[3] 毛根海，邵卫云，张燕应用流体力学：高等教育出版社.