風(fēng)力發(fā)電機(jī)軸電電流對軸承影響及改進(jìn)措施 - 超導(dǎo)纖維軸接地環(huán)應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間:2017/9/15 9:03:06

1.     軸電電流產(chǎn)生原因

由于風(fēng)電機(jī)組變頻器采用PWM的調(diào)制方式，功率器件在快速開關(guān)時(shí)刻不可避免地產(chǎn)生電壓尖峰，該尖峰的電壓變化率（dv/dt)極高，可超過3000V/s,該尖峰電壓對應(yīng)的頻率約為1MHz,可以輕易地通過傳動(dòng)系統(tǒng)的寄生電容、寄生電感耦合電機(jī)的軸，再傳導(dǎo)（或通過絕緣層容性耦合）軸承內(nèi)圈，擊穿油膜后傳導(dǎo)軸承外圈，外圈通過傳導(dǎo)（或通過容性耦合）與地形成回路，產(chǎn)生高頻軸承電流。

2. 軸電電流的危害
    2.1 損壞潤滑油的潤滑性能
      潤滑油在軸承旋轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生油膜，所形成的寄生電容記為Cb,Cb電容值大小主要受油膜厚度的影響。風(fēng)電機(jī)組在高空擺動(dòng)情況下降造成軸承油膜不穩(wěn)定，一旦Cb上的電壓高于油膜能承受的電壓時(shí)，油膜被擊穿。油膜在被擊穿的同時(shí)，潤滑油被電解，導(dǎo)致潤滑油性能下降。在對軸承內(nèi)圈、外圈的絕緣測試時(shí)發(fā)現(xiàn)，新軸承可以承受的電壓在1000V左右，而舊軸承的絕緣已基本消失，即潤滑油脂的電解是一個(gè)不可逆的過程。
     2.2 對軸承造成電腐蝕

在潤滑油膜被擊穿后，Cb內(nèi)存儲電荷通過極小的擊穿點(diǎn)導(dǎo)通放電，在軸承滾到表面微小的金屬面產(chǎn)生極高的電流密度，瞬間產(chǎn)生極高的熱量使放電點(diǎn)的金屬熔化，形成凹坑。隨著風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的增加，由于高頻電壓擊穿油膜放電而持續(xù)形成的軸承表面凹坑不斷增多，破壞軸承內(nèi)圈、滾動(dòng)體、外圈的光潔度，逐漸積累形成了滾動(dòng)體表面肉眼可見的搓衣板，終導(dǎo)致軸承由于游戲過大、震動(dòng)過大、溫升過高等因素失效。

3. 改進(jìn)措施

針對軸電電流，我們提出的改進(jìn)措施是發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸端安裝軸接地環(huán)。利用特殊導(dǎo)電纖維材料，引導(dǎo)誘發(fā)的軸電流通過端蓋接地，從而避免軸電流對軸承及相關(guān)設(shè)備造成損壞，有效解決軸電壓問題，避免軸承的電蝕損害。變頻電機(jī)及其耦合設(shè)備是電蝕防護(hù)環(huán)的主要應(yīng)用領(lǐng)用。對比傳統(tǒng)的碳刷，絕緣軸承等解決方案，具有高效，免維護(hù)，壽命長，易安裝點(diǎn)。目前國際主流的電機(jī)廠商均已將電蝕防護(hù)環(huán)作為解決軸電壓的標(biāo)準(zhǔn)配置，例如ABB, GE, Siemens, Balder

軸接地環(huán)特性：
● OEM安裝或現(xiàn)場改造安裝
● 適用壽命長，免維護(hù)
● 分體設(shè)計(jì)，安裝簡便
● 模塊化設(shè)計(jì)，可適用于各種型號電機(jī)
● 可結(jié)合軸承隔離器使用，解決軸電流的同時(shí)可為軸承提供高達(dá)IP66等級的防護(hù)