1、ICS 27.180CCS F 11DB32江蘇省地方標準DB32/T 42172022風力發電機組 主傳動鏈滾動軸承運行及維護規范Wind turbinesMain drive train rolling bearings operation and maintenance requirement2022 - 03 - 18 發布2022 - 04 - 18 實施江蘇省市場監督管理局發 布DB32/T 42172022 PAGE * ROMAN II目次 HYPERLINK l _bookmark0 前言II HYPERLINK l _bookmark1 范圍1 HYPERLINK l _b

2、ookmark2 規范性引用文件1 HYPERLINK l _bookmark3 術語和定義1 HYPERLINK l _bookmark4 人員要求1 HYPERLINK l _bookmark5 運行要求2 HYPERLINK l _bookmark6 維護要求2 HYPERLINK l _bookmark7 文檔和記錄要求3 HYPERLINK l _bookmark8 附 HYPERLINK l _bookmark8 錄 HYPERLINK l _bookmark8 A HYPERLINK l _bookmark8 （資料性） 典型運行狀態評估結果和措施5 HYPERLINK l _b

3、ookmark9 附 HYPERLINK l _bookmark9 錄 HYPERLINK l _bookmark9 B HYPERLINK l _bookmark9 （規范性） 定期維護項目及要求10 HYPERLINK l _bookmark10 附 HYPERLINK l _bookmark10 錄 HYPERLINK l _bookmark10 C HYPERLINK l _bookmark10 （規范性） 基于軸承狀態評估結果的備件計劃13 HYPERLINK l _bookmark11 參 HYPERLINK l _bookmark11 考 HYPERLINK l _bookmar

4、k11 文 HYPERLINK l _bookmark11 獻14前言本文件按照GB/T 1.12020標準化工作導則 第1部分：標準化文件的結構和起草規則的規定起草。本文件由江蘇省風電裝備標準化技術委員會提出并歸口。本文件起草單位：舍弗勒（中國）有限公司、國家風電設備質量監督檢驗中心（江蘇）、新疆金風 科技股份有限公司、南京安維士傳動技術股份有限公司、中國廣核新能源有限公司、中國水電建設集團 新能源開發有限公司、國家電投集團江蘇新能源有限公司、中廣核新能源投資（深圳）有限公司江蘇分 公司、浙江運達風電股份有限公司、中國質量認證中心、中國船級社認證公司上海分公司、鄭州奧特科 技有限公司。本文件

5、主要起草人：唐瑜、孫同金、李祎文、葉霖、寧巧珍、吳偉強、董禮、張立鵬、蘇俊、楊金 寶、張鋒、陳向科、閆佳飛、黃春亮、魏來、羅勇水、王英博、顏廷俊、趙大平。DB32/T 42172022 PAGE 14風力發電機組 主傳動鏈滾動軸承運行及維護規范范圍本文件規定了風力發電機組主傳動鏈滾動軸承運行及維護相關的人員要求、運行要求、維護要求以 及文檔和記錄要求。本文件適用于陸上和海上風力發電機組主傳動鏈軸承的運行及維護。規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件， 僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）

6、適用于本文件。GB/T 2900.53 電工術語 風力發電機組GB/T 25385-2019 風力發電機組 運行及維護要求GB/T 37424-2019 海上風力發電機組 運行及維護要求GBZ 188-2014 職業健康監護技術規范術語和定義GB/T 2900.53界定的以及下列術語和定義適用于本文件。主傳動鏈滾動軸承 main drive train rolling bearings應用于風力發電機組主傳動鏈上從主軸動力輸入端到發電機端之間所有滾動軸承的總和。注：包括主軸軸承、發電機軸承，如主軸和發電機之間采用增速機構，則主傳動鏈滾動軸承還包括主齒輪箱軸承。人員要求 通用要求參與風力發電機組

7、主傳動鏈軸承的維護人員應滿足如下要求：身體健康并經企業認可的具備體檢資質的機構按照相關標準要求進行體檢，無妨礙從事機組運行及維護工作的病癥。電工作業、高處作業維護人員應滿足 GBZ 188-2014 第 9 章的要求；必須接受專業的作業培訓，作業資質應滿足 GB/T 25385-2019 第 4.1 章節的要求；宜持有登高證、電工證，海上作業時應持有相關證件（包括海上求生、現場急救、高處作業 和限制空間應急救援等）。 運行及維護要求掌握主傳動鏈軸承的運行及維護工藝、工序、拆裝方法和質量標準。掌握主傳動鏈軸承運行及維護設備、工具的使用方法,掌握對一般故障的判斷和處理方法。運行要求 運行監測要求在

8、線監測要求風電機組已安裝能夠監測主傳動鏈軸承運行狀態的狀態監測系統，監測的內容應包括：軸承的狀態：振動、溫度、轉速、載荷、過電流；密封的狀態：密封的磨損接觸情況，軸承內外部之間的濕度差；潤滑的狀態：水分、顆粒物、老化狀態、油壓、油溫、油位。離線監測要求未安裝狀態監測系統的風電機組，維護人員應定期攜帶離線監測設備進行維護檢測或者通過采樣下 架檢測，應能夠監測主傳動鏈軸承的運行狀態，監測的內容應包括：軸承的狀態：采用離線振動監測設備監測振動、采用麥克風陣列和傳感器陣列監測噪音源及 振動源、采用熱成像儀監測溫度梯度分布、采用紅外測溫儀監測溫度、采用手持式轉速計監 測轉速、采用內窺鏡檢查軸承滾子和滾道

9、；密封的狀態：目檢軸承及周邊密封的外觀及磨損接觸情況；潤滑的狀態：采樣并下架送專業實驗室，檢測分析潤滑劑（含潤滑脂及潤滑油）的老化、水 分、顆粒物、化學成分、滴點、油皂比、油的清潔度、添加劑的有效性等。 運行狀態評估應對主傳動鏈軸承的運行狀態有精確而長期的監測，主傳動鏈軸承正常運行溫度應符合整機制造廠 商的要求。主傳動鏈軸承的典型運行狀態評估結果和措施可參考附錄A。維護要求 定期維護要求常規的預防性維護保養應包括定期維護項目，所有的主傳動鏈軸承均應檢查。定期維護項目的在線 監測要求應符合5.1.1，離線監測要求應符合5.1.2。定期維護項目及要求參見附錄B。定期維護過程中，維護人員應攜帶相應的

10、監測和檢查設備至現場， 對傳動鏈軸承進行詳細的檢查，并記錄數據。當現場發現軸承有異常狀態，應由技術部門出具檢查分析報告，報告中應包含當前狀態、處理措施建議、風險提示、運維建議等內容。 潤滑周期及量陸上風力發電機組主傳動鏈軸承潤滑周期及量應符合GB/T 25385-2019附錄A的要求，主軸承潤滑宜采用可實時在線監測的自動加脂系統或定時定量自動加脂系統。海上風力發電機組主傳動鏈軸承潤滑周期及量應符合GB/T 37424-2019附錄B的要求，主軸承潤滑宜采用可實時在線監測的自動加脂系統或定時定量自動加脂系統。 安裝與拆卸要求通用要求拆卸方法針對需要保護性拆卸的軸承，應采用6.3.2的方法或其他更

11、優方法。安裝方法針對所有軸承，應采用6.3.2、6.3.3、6.3.4、6.3.5的方法或其他更優方法。機械方法針對軸承套圈為間隙、過渡、較小過盈配合，宜采用機械方法來安裝和拆卸。維護人員應采用合適的機械工具或設備來完成普通拉拔力的軸承安裝或拆卸，安裝的外力是通過幾 何鎖緊效應來傳導，但安裝的過程需要避免安裝外力直接傳導到滾動體和滾道上。液壓方法針對軸承套圈為過盈配合，宜采用液壓方法來安裝軸承。針對有油槽和油孔設計的軸承，宜采用液壓方法來拆卸軸承。維護人員應采用合適的液壓工具或設備來實現高拉拔力的軸承安裝或拆卸，以便精確、安全便捷的 完成操作。加熱方法維護人員應采用合適的加熱工具或設備來完成與

12、軸或軸承座為緊配合的軸承的安裝或拆卸,加熱設備的加熱溫度應可控制。加熱過程中，軸承的加熱溫度不應超過+110攝氏度，如需更高溫度，應與整機 制造廠商及軸承廠商確認。中頻感應加熱方法維護人員應采用中頻感應加熱裝置來實現中到大型尺寸的軸承的安裝和拆卸。柔性設計的感應線纜 可纏繞在零部件的外側、內孔或端面進行快速局部加熱，適合在現場進行軸承的安裝和拆卸。 更換要求通用要求軸承拆卸后，應與整機制造廠商及軸承廠商協商并優先選擇其確認的軸承型號，有助于最新技術的 應用，從而實現更高可靠性的修復方案。當無法獲得整機制造廠商及軸承廠商的技術支持，應采用原廠同型號的軸承。因批量失效以及停產等原因導致的軸承更換，

13、應考慮其他能夠給出解決方案的整機制造廠商及軸承 廠商，同時應與整機制造廠商協商并采用其推薦的解決方案。返廠失效分析維護過程中發現有異常狀態的軸承可由整機制造廠商及軸承廠商給予評估及建議。判定為失效的軸 承，應進行失效原因分析并進行有針對性的維護及更換，避免相同原因導致的重復失效。備件應根據軸承運行及維護狀態評估情況，制定備件的采購和更換計劃，在下次維護時候進行更換。基 于軸承狀態評估結果的備件計劃應參見附錄C。文檔和記錄要求 運行及維護文件和記錄要求主傳動鏈軸承運行及維護文件應包括下列內容：機組啟動和停機操作程序；機組子系統及其運行描述；根據具體的維護作業內容（包含潤滑和螺栓檢查），定義明確的

14、周期、作業方法、要求、防 護器具、程序及風險等；檢查報告；維護作業記錄單；驗收記錄單。A附 錄A（資料性）典型運行狀態評估結果和措施故障特征頻率根據軸承的幾何參數、滾動體數量和軸承轉速，按公式（A.1）、（A.2）、（A.3）、（A.4）分別 計算出軸承保持架、滾動體、外圈、內圈的故障特征頻率，單位為赫茲（Hz）：保持架故障特征頻率= 2601 cos (A.1)= 1 2 cos2滾動體故障特征頻率260.(A.2)外圈頻故障特征率 = 保持架故障特征頻率(A.3)內圈頻故障特征率= 60 保持架故障特征頻率.(A.4)式中：N軸承轉速，單位為轉/分鐘（rpm）； Dr滾動體直徑，單位為毫米

15、（mm）； Dp節圓直徑，單位為毫米（mm）；接觸角，單位為度（）；Nnum滾動體數量，單位為個（pcs）。滾動軸承四個失效階段的檢測第一階段在該階段，由于缺乏潤滑或軸承輕微損傷，軸承的振動幅值非常小，但頻率非常高，可能超過10kHz(見圖A.1)。此時通過傳統的頻譜和時域波形可能無法檢測到故障，而通過包絡解調、沖擊脈沖和 脈沖能量等高頻技術可以檢測該階段的故障。如該階段發現軸承存在問題，可首先檢查軸承潤滑脂是否不足，如不足則及時進行補充。同時檢查 潤滑脂是否有異常。圖 A.1 滾動軸承失效的第一階段第二階段隨著軸承故障的發展，軸承表面的損傷進一步加劇（見圖A.2），該階段包絡解調等高頻技術比

16、第一階段更容易檢測出故障（見圖A.3），但通過線性速度譜很難發現故障，而通過速度譜的對數形式或者加速度譜則會提高成功判斷的可能性。如軸承故障發展到該階段，則需要盡早全部更換潤滑油脂。在條件允許的情況下，可對軸承進行清 洗，防止軸承內的雜物造成軸承的加速磨損。圖 A.2 軸承表面的損傷圖 A.3 滾動軸承失效的第二階段第三階段當軸承故障發展到第三階段時，損壞就更嚴重了，如果把軸承移走，就可以用肉眼明顯的看到損傷。 該階段除了時域波形（速度或加速度）和高頻技術（包絡解調、峰值、沖擊脈沖和峰值能量）之外，速度譜也可以用來探測故障。如果損傷是在軸承的外圈上（見圖A.4），那么每次滾動體接觸到損傷的區域

17、時，就會產生沖擊, 沖擊振幅基本是恒定的，此時沖擊應在時域波形中可見，高頻處的振幅比之前更大。通過包絡譜可見外 圈故障特征頻率（BPFO）及其倍頻（見圖A.5）。圖 A.4 軸承外圈的損傷圖 A.5 滾動軸承外圈失效的第三階段如果損傷是在內圈上（見圖A.6），那么每次滾動體接觸到損壞區域時都會產生沖擊，當損傷區域在承載區時，振幅最大。從包絡譜中可見內圈故障特征頻率（BPFI）及其倍頻，同時可能會伴有1倍頻的邊帶（見圖A.7）。圖 A.6 軸承內圈的損傷圖 A.7 滾動軸承內圈失效的第三階段如果損傷是在滾動體上（見圖A.8），那么每次損傷區域與內圈或外圈接觸時都會產生沖擊，當損傷的滾動體在承載區

18、時，振幅最高。從包絡譜中可見滾動體故障特征頻率（BSF）及其倍頻，同時可能會有保持架的邊頻帶（見圖A.9）。圖 A.8 軸承滾動體的損傷圖 A.9 滾動軸承滾動體失效的第三階段在該階段如果正確設置濾波器的濾波頻帶和正確安裝加速度傳感器，通過包絡解調、沖擊脈沖和峰 值能量可能會找到軸承的故障特征頻率。如軸承故障發展到該階段，則需要經常更換油脂，同時加大對軸承的振動檢測頻率，在條件允許的 情況下，對軸承進行實時檢測，以防突發重大事故。第四階段當軸承故障達到第四階段時，軸承已嚴重損壞（見圖A.10），應立即更換。之前計算的軸承故障特 征頻率由于軸承幾何形狀的改變而改變，此時之前的非同步諧波和邊頻帶會

19、消失，本底噪音會增大，沖 擊脈沖等檢測方法的準確率則會下降。當軸承的間隙由于磨損而增大時，就會看到松動的跡象即1倍頻及其諧波頻率很明顯（見圖A.11）。在該階段，隨著軸承狀況的進一步惡化，沖擊的周期性消失，高頻 不再產生，包絡譜的本底噪音會上升并吞噬峰值，高頻技術檢測效果會越來越差。此時軸承的振動幅值 整體大幅增加，通過速度譜也可以清楚地看出故障。圖 A.10 軸承滾道嚴重損壞圖 A.11 滾動軸承滾動體失效的第四階段B附 錄B（規范性）定期維護項目及要求定期維護項目及要求見表B.1。表 B.1 定期維護項目及要求序號檢驗項目頻次/ 重要性檢驗要求推薦設備現場檢驗要求檢驗報告1主 軸 承 振動

20、、電氣特性檢測半年 ab軸承傳感器測點確定，對軸承振動信息從軸向和徑向進行采集；安裝軸電流（軸電壓、局部放電）監測設備。根據振動信息進行分析并提供分析報告；根據軸承電氣特性測試數據進行評估，并提供分析報告。離 線 加速 度 振動 測 量設備； 軸 承 電氣 特 性監 測 設備- 測量軸承及周邊結構溫度，檢查運行過程中的長期溫度分析軸承溫度信息，并提包 含 溫2主軸承溫度、濕度檢測在線監測 b趨勢。- 分別在軸承空腔內和機艙供分析報告；通過對比濕度差異，分析密封系統的穩定性，并提濕 度 傳感 器 的狀 態 監內安裝濕度儀，實時采集濕度供分析報告。測系統信息。3主軸承 油脂檢測一年 ab檢查是否有

21、油脂泄露，油脂顏色，提取軸承內部的油脂。對存在顆粒物的油脂應進行清洗，并填充新的油脂。檢測油脂中水分，顆粒物以及老化狀態，并提供分析報告。油 脂 采集、清洗設備4主軸承 密封檢測半年 a檢測密封磨損（脫落、斷裂、磨損染色油脂）情況，每 5 年至少更換一次。評估密封的運行狀況，并提供分析報告。無5主軸承鎖緊螺母檢測半年 a用塞尺確認鎖緊螺母和密封圈軸向間隙。根據檢測情況提供分析結果。塞尺表 B.1 （續）序號檢驗項目頻次/ 重要性檢驗要求推薦設備現場檢驗要求檢驗報告6主 軸 承 內窺鏡檢測兩年 b確認是否具備測量條件，打開端蓋， 對軸承滾動體和套圈滾道進行檢查。根據內窺鏡照片判斷軸承的運行狀況，

22、并提供分析報告。內窺鏡7聲源定位檢測兩年 b通過麥克風陣列設備鎖定聲源位置。分析確認聲源的位置， 并提供分析報告。麥 克 風陣列8傳感器陣列檢測兩年 b通過布置傳感器陣列形式對軸承整圈的振動信息進行采集。根據軸承整圈的振動信息分析出最大振動的區域，并提供分析報告。振 動 傳感 器 陣列主齒輪箱軸承狀態檢查和評估/ 內窺鏡檢查半年 b主齒輪箱內軸承進行內窺鏡檢查。根據內窺鏡檢查的軸承狀態，并提供分析報告。內窺鏡910主齒輪箱軸承振動數據采集及分析在線監測 b采集主齒輪箱振動數據； 初步的數據分析及診斷。振動數據分析，評估軸承狀態，出具專業的振動分析報告。包 含 振動 測 量設 備 的狀 態 監測

23、系統11主齒輪箱潤滑油狀態評估半年 b檢查主齒輪箱潤滑油油位狀態；檢查主齒輪箱透氣帽內干燥劑狀態，維護周期等；檢查油品更換記錄，是否有漏油記錄等；檢查強制潤滑系統的潤滑油過濾網更換情況；檢查有監測的主齒輪箱軸承的溫度記錄，是否有高溫報警情況；檢查與主齒輪箱軸承潤滑相關的維修或更換記錄。根據相關檢查情況，提供分析報告。無一年 b潤滑油取樣。對油樣進行分析，并出具分析報告化 學 分析設備， 如：紅外光 譜 儀等表 B.1 （續）序號檢驗項目頻次/ 重要性檢驗要求推薦設備現場檢驗要求檢驗報告12集中潤滑系統運行檢查半年 b-手動運行集中潤滑系統，檢查系統的運行狀態。若發生運行故障，及時查找原因并進行

24、維修或更換。-查看集中潤滑系統的潤滑泵單元、分配器以及連接管路有無泄漏或損壞，尤其要注意管線套管磨損情況。保證潤滑泵的接線狀況良好，泵、分配器間的管路連接牢靠。如發現泄漏或損壞應立即維修或更換相應部件。-風機定期維護時，補充潤滑泵潤滑脂至上限。無為 避 免補 充 潤滑脂時， 潤 滑 泵油 箱 內混 入 空氣 或 雜質，應采用 電 動加 油 機通 過 潤滑 泵 的加 油 口補 充 潤滑脂。a 抽檢比例應不低于 20%，如有異常則抽檢比例應不低于 30%。b 有異常報警應立即檢查。C附 錄C（規范性）基于軸承狀態評估結果的備件計劃基于軸承狀態評估結果的備件計劃可參考表C.1。表 C.1 基于軸承狀

25、態評估結果的備件計劃類別多物理量的狀態監測系統（帶傳感器的智能軸承 + 風機帶狀態監測系統）常規狀態監測系統（無傳感器軸承 + 風機帶狀態監測系統）無狀態監測系統（無傳感器軸承 + 風機無狀態監測系統）通用要求對于安裝了帶傳感器的智能軸承，并且帶狀態監測系統的風力發電機組，可基于軸承的歷史運行情況及實時監測軸承運行狀態，故障識別及診斷，自動分析判斷軸承的預期使用壽命，實現智能化運行和維護，最大化的減少備品備件庫存。對于無傳感器軸承，但帶狀態監測系統的風力發電機組，可實時監測軸承運行狀態，故障識別及診斷，定期維護等，初步判斷主傳動鏈軸承是否存在異常，通常發現時軸承已經有異常，處于失效早期或中期階段。