一种半直驱永磁风力发电机轴承塔上更换方法与流程

1.本发明涉及半直驱永磁风力发电机的技术领域，尤其是指一种半直驱永磁风力发电机轴承塔上更换方法。


背景技术：

2.半直驱风力发电机组为紧凑型结构设计，机舱弯头内空间狭小，大部件维护更换操作困难，可实施性小，对于永磁风力发电机这种封闭式结构电机一旦出现轴承故障，通常采用传动链下塔的更换处理方法，但这种方法操作复杂，且传动链下塔损失巨大。
3.如采用风力发电机轴承塔上更换的方法，可避免传动链下塔带来的巨大损失，但这种方法需解决以下问题：
4.1、发电机转子自重大，受永磁体吸力和单边磁拉力，在塔上施工过程中，极易出现偏心而吸附于定子内侧无法复位的情况。
5.2、发电机的传动法兰径向、轴向跳动分别≤0.2mm，车间装配均为立式安装，而塔上复装过程为卧式安装且传动链自身存在仰角，转子复装定位困难。
6.3、发电机轴承与空心轴的配合为过盈配合，塔上轴承更换过程需要保证安装工艺，严格控制加热温度、加热时间、安装角度等参数，保证轴承可以一次到位，否则可能出现轴承卡死、损伤，严重可能造成轴承报废。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种半直驱永磁风力发电机轴承塔上更换方法，能够有效解决半直驱永磁风力发电机轴承更换难的问题。
8.为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种半直驱永磁风力发电机轴承塔上更换方法，需配置有：多个手拉葫芦、转子起吊工装、转子限位工装、多个垫板、多根支撑导向螺杆和两个吊环，包括步骤，
9.1)确保发电机处于停机状态，锁定其叶轮，再依次拆除发电机的滑环、制动器和联轴器；
10.2)根据发电机内定子的位置及内径在发电机后端盖的对应位置进行划线标记，根据划线标记对发电机后端盖进行切割，露出发电机内部的定子、转子及待更换的轴承；
11.3)将转子起吊工装通过发电机后端盖切割位置伸入发电机内部并与转子连接，将手拉葫芦的一端与机舱弯头上的螺栓安装吊环连接，其另一端与转子起吊工装连接，通过手拉葫芦和转子起吊工装将转子抬起设定高度，采用多个垫板填充发电机定转子气隙直至完全塞紧，松开手拉葫芦使转子自然落下，转子稳定后拆除转子起吊工装，并通过转子限位工装将转子固定，以防止转子出现轴向窜动；
12.4)分别拆除发电机的传动法兰与转子支架和空心轴连接的螺栓，沿转子支架的圆周方向在其已拆除螺栓的螺栓孔中均匀拧入多根支撑导向螺杆，在传动法兰的左右两侧水平对称安装两个吊环，每个吊环上连接一个手拉葫芦，将两个手拉葫芦分别连接至传动法
兰左右两侧的制动器支架上，通过手拉葫芦和吊环将传动法兰沿支撑导向螺杆移出，然后拆除支撑导向螺杆；
13.5)在发电机的空心轴的螺栓孔内拧入一根支撑导向螺杆，该支撑导向螺杆位于空心轴的上方，将发电机的轴承单元的迷宫组件沿支撑导向螺杆移出；
14.6)依次拆卸待更换轴承的弹性挡圈、轴承外圈和轴承内圈，并依次安装新轴承的轴承内圈、轴承外圈和弹性挡圈，接着拆除步骤5)中安装的支撑导向螺杆；
15.7)依次复装步骤5)和步骤4)中拆卸下来的迷宫组件和传动法兰；
16.8)将步骤2)中发电机后端盖切割下来的部分重新拼接，修复发电机后端盖；
17.9)依次安装发电机的滑环、制动器和联轴器，解锁叶轮并启机运行，完成轴承的塔上更换作业。
18.进一步，在步骤6)中，待更换轴承的轴承外圈和轴承内圈的具体拆卸过程如下：
19.配置加热带和感应加热器，将加热带缠绕至待更换轴承的轴承套上，采用感应加热器通过加热带将轴承套加热至所需温度，接着将待更换轴承的轴承外圈从轴承室内快速拆卸，并使其沿步骤5)中安装的支撑导向螺杆向外移出；再将加热带缠绕在待更换轴承的轴承内圈表面，采用感应加热器通过加热带将轴承内圈加热至所需温度，然后将待更换轴承的轴承内圈从空心轴上快速拆卸，并使其沿步骤5)中安装的支撑导向螺杆向外移出，完成待更换轴承的拆卸。
20.进一步，在步骤6)中，新轴承的轴承内圈、轴承外圈和弹性挡圈的具体安装过程如下：
21.检查并修复轴承室内表面及空心轴的轴承装配面，接着将新轴承的轴承内圈放置在步骤5)中安装的支撑导向螺杆上，配置加热带和感应加热器，将加热带缠绕在轴承内圈表面，采用感应加热器通过加热带将轴承内圈加热至所需温度，接着使轴承内圈沿步骤5)中安装的支撑导向螺杆向内移动并套装至空心轴上；将新轴承的轴承外圈放置在步骤5)中安装的支撑导向螺杆上，接着使轴承外圈沿步骤5)中安装的支撑导向螺杆向内移动至轴承室内轴承外圈的装配位置，调整轴承外圈与轴承内圈的间隙，并使轴承外圈与轴承内圈整圈间隙一致，将加热带缠绕在轴承套上，采用感应加热器通过加热带将轴承套加热至所需温度，将轴承外圈套入轴承套，接着将新轴承的弹性挡圈安装至相应位置，完成新轴承的更换。
22.进一步，在步骤7)中，所述传动法兰的具体安装过程如下：
23.沿转子支架和空心轴的圆周方向在其各自的螺栓孔中均匀拧入多根支撑导向螺杆，将传动法兰的螺栓孔对准全部支撑导向螺杆并穿入，接着使传动法兰沿支撑导向螺杆向内移动，直至传动法兰与转子支架和空心轴的止口完全配合，然后将传动法兰与转子支架和空心轴连接固定；将转子起吊工装伸入发电机内部并与转子连接，将连接至机舱弯头上的手拉葫芦与转子起吊工装进行连接，通过手拉葫芦和转子起吊工装将转子抬起设定高度，取出气隙中的垫板，并拆除转子限位工装和转子起吊工装。
24.进一步，所述转子限位工装整体呈v形结构，包括通过螺栓活动连接的第一连接支架和第二连接支架，所述第二连接支架的内侧面上设有用于卡住转子的限位止口，所述第一连接支架的端部通过螺栓固定于机舱弯头的螺栓孔内。
25.进一步，所述转子起吊工装包括连接板以及垂直连接于连接板左右两侧的两个横
梁，所述连接板的中心处形成有用于与手拉葫芦连接的吊孔，所述两个横梁与转子连接。
26.本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
27.1、本发明可以实现发电机轴承在塔上的高效可靠更换，避免了因发电机轴承问题导致传动链下架带来的巨大损失。
28.2、本发明采用定转子气隙填充和转子限位工装有效保证了发电机更换轴承过程中转子的完全固定，避免更换过程中出现转子偏心吸附于定子内侧无法复位的情况。
29.3、在发电机轴承塔上更换过程中，传动法兰为卧式安装，且传动链存在一定的仰角，本发明采用支撑导向螺杆有效保证了传动法兰卧式安装的灵活拆卸和可靠复装，进而保证转子的复装精度。
附图说明
30.图1为本发明的方法流程图。
31.图2为本发明步骤3)中转子起吊工装的安装示意图。
32.图3为本发明步骤3)中转子限位工装的安装示意图。
33.图4为本发明采用的转子限位工装的结构示意图。
34.图5为本发明采用的转子起吊工装的结构示意图。
35.图6为本发明步骤4)中传动法兰的拆卸示意图。
36.图7为本发明步骤5)中轴承单元的迷宫组件的拆卸示意图。
37.图8为本发明步骤6)中待更换轴承的轴承外圈的拆卸示意图。
38.图9为本发明步骤6)中待更换轴承的轴承内圈的拆卸示意图。
39.图10为本发明步骤6)中新轴承的轴承内圈、轴承外圈的安装示意图。
40.图11为本发明步骤7)中传动法兰的安装示意图。
具体实施方式
41.下面结合具体实施例对本发明作进一步说明,但本发明的使用方式不限于此。
42.如图1所示，本实施例所述的半直驱永磁风力发电机轴承塔上更换方法，需配置有：三个手拉葫芦(其中一个用于与机舱弯头连接，两个用于与传动法兰连接)、转子起吊工装3、转子限位工装6、四个垫板(图中未示出)、八根支撑导向螺杆8(其中一部分用于拧入转子支架的螺栓孔，另一部分用于拧入空心轴的螺栓孔)和两个吊环(图中未示出)，包括步骤，
43.1)确保发电机处于停机状态，锁定其叶轮，再依次拆除发电机的滑环、制动器和联轴器，拆卸过程注意易掉落部件的存放，做好标记及防护。
44.2)根据发电机内定子的位置及内径在发电机后端盖的对应位置进行划线标记，根据划线标记对发电机后端盖进行切割，要求切割尺寸大于定子内径，能够露出发电机内部的定子、转子及待更换的轴承；另外，切割过程使用铜片等置于后端盖内侧防止切割过深伤及发电机内部的导电环及绕组，切割过程需全程使用吸尘器进行除尘，为了便于修复，切割总块数不得超过四块。
45.3)如图2、图3所示，将转子起吊工装3通过发电机后端盖切割位置伸入发电机内部并与转子连接，将手拉葫芦1的一端与机舱弯头2上的螺栓安装吊环连接，其另一端与转子
起吊工装3连接，通过手拉葫芦1和转子起吊工装3将转子缓缓抬起一定高度，采用四个垫板(不铜板或锈钢板)填充发电机定转子气隙直至完全塞紧，圆周至少均布4处填充位置，松开手拉葫芦1使转子自然落下，转子稳定后拆除转子起吊工装3，并通过转子限位工装6将转子固定，以防止转子出现轴向窜动，避免施工期间内转子出现偏心而吸附于定子内侧无法复位的情况。
46.具体的，如图4所示，转子限位工装6大致呈v形结构，包括通过螺栓603活动连接的第一连接支架601和第二连接支架602，所述第二连接支架602的内侧面上设有用于卡住转子的限位止口604，所述第一连接支架601的端部通过螺栓605固定于机舱弯头2的螺栓孔内。
47.具体的，如图5所示，转子起吊工装3包括连接板301以及垂直连接于连接板301左右两侧的两个横梁302，所述连接板301的中心处形成有用于与手拉葫芦1连接的吊孔303，所述两个横梁302与转子连接。
48.4)分别拆除发电机的传动法兰4与转子支架5和空心轴7连接的螺栓，如图6所示，沿转子支架5的圆周方向在其已拆除螺栓的螺栓孔中均匀拧入四根支撑导向螺杆8，在传动法兰4的左右两侧水平对称安装两个吊环，每个吊环上连接一个手拉葫芦(图中未示出)，将两个手拉葫芦分别连接至传动法兰4左右两侧的制动器支架上，两侧手拉葫芦均匀用力，将传动法兰4沿支撑导向螺杆8移出，然后通过机舱弯头2上方安装的手拉葫芦1将传动法兰4缓慢拖出存放，最后拆除支撑导向螺杆8。
49.5)如图7所示，在发电机的空心轴7的螺栓孔内拧入一根支撑导向螺杆8，该支撑导向螺杆8位于空心轴7的上方，将发电机的轴承单元的迷宫组件9沿支撑导向螺杆8移出，移出前可以先利用热风枪对其螺栓或安装面加热至螺纹紧固胶、平面密封胶失效后再进行拆除。
50.6)依次拆卸待更换轴承的弹性挡圈、轴承外圈10和轴承内圈11，并依次安装新轴承的轴承内圈12、轴承外圈13和弹性挡圈，接着拆除步骤5)中安装的支撑导向螺杆8；具体过程如下：
51.拆除待更换轴承的弹性挡圈；配置加热带和感应加热器，如图8所示，将感应加热器吊运至机舱顶部固定牢固后，将其电源线接至机舱柜400v电源供电，将加热带缠绕至待更换轴承的轴承套上约3圈左右，采用感应加热器通过加热带将轴承套加热至90℃，穿戴好隔热手套，关闭感应加热器，采用加长5mm内六角扳手将待更换轴承的轴承外圈10从轴承室内快速均匀拉出，并使其沿步骤5)中安装的支撑导向螺杆8向外移出，然后妥善存放；如图9所示，再将加热带缠绕在待更换轴承的轴承内圈11表面约3圈左右，采用感应加热器通过加热带将轴承内圈11加热至100℃，穿戴隔热手套，关闭感应加热器，移开加热带，然后将待更换轴承的轴承内圈11从空心轴7上快速拆卸，并使其沿步骤5)中安装的支撑导向螺杆8向外移出，妥善存放轴承内圈11，完成待更换轴承的拆卸。
52.用清洗剂和抹布清洗轴承室内圈表面及空心轴7的轴承装配面，检查装配面是否存在高温发蓝、凹坑、卷边、异物粘连、跑圈等损伤，若有则需进行修复；修复好后，将新轴承的轴承内圈12放置在步骤5)中安装的支撑导向螺杆8上，配置加热带和感应加热器，将加热带缠绕在轴承内圈12表面约3圈左右，采用感应加热器通过加热带将轴承内圈12加热至100℃，穿戴隔热手套，关闭感应加热器，接着使轴承内圈12沿步骤5)中安装的支撑导向螺杆8
向内移动并套装至空心轴7上，然后利用两根铜棒对称敲击轴承内圈12，直至轴承内圈12完全安装到位(即塞尺测量轴承内圈端面至轴肩端面的间隙，圆周测量8个数据，要求偏差不超过0.05mm)；将新轴承的轴承外圈13放置在步骤5)中安装的支撑导向螺杆8上，接着使轴承外圈13沿步骤5)中安装的支撑导向螺杆8向内移动至轴承室内轴承外圈13的装配位置，使轴承外圈13与轴承内圈12保持2～4mm的间隙，利用连接至机舱弯头2上的手拉葫芦1调整齿轮箱输出轴位置，直至轴承外圈13与轴承内圈12整圈间隙一致，并在轴承内圈12外表面、轴承滚子以及轴承套内圆上刷涂一圈润滑油，将加热带缠绕在轴承套上约3圈左右，采用感应加热器通过加热带将轴承套加热至100℃，将轴承外圈13套入轴承套内部，利用铜棒对称敲击，确保安装到位，安装效果如图10所示；接着将新轴承的弹性挡圈安装至发电机轴承的轴承座凹槽内，测量轴承内圈端面和圆周跳动，要求不超过0.1mm，完成新轴承的更换。在发电机轴承的更换过程中，通过严格控制加热温度、加热时间、安装角度等参数，保证轴承可以一次到位，避免出现轴承卡死、损伤甚至报废的情况。
53.7)依次复装步骤5)和步骤4)中拆卸下来的轴承单元迷宫组件9和传动法兰4，具体过程如下：
54.用铲刀清理迷宫组件9端面胶层，用砂纸打磨轴承室与迷宫组件9的配合面，并用清洗剂、抹布清洗干净，将轴承单元迷宫组件9安装至轴承室配合面上；
55.沿转子支架5和空心轴7的圆周方向在其各自的螺栓孔中均匀拧入四根支撑导向螺杆8，用铲刀清理传动法兰4端面胶层，并用清洗剂清洗干净后使用连接至机舱弯头2上的手拉葫芦1将传动法兰4吊运至支撑导向螺杆8位置，将传动法兰4的螺栓孔对准全部支撑导向螺杆8并穿入，在拧入转子支架5的四根支撑导向螺杆8上依次套装上螺母衬套14及螺母15，使螺母衬套14抵触到传动法兰4上，通过拧紧螺母15从而将传动法兰4缓慢推入，直至传动法兰4与转子支架5和空心轴7的止口完全配合，如图11所示，然后将传动法兰4与转子支架5和空心轴7连接固定，测量传动法兰4止口位置圆周跳动及轴向端面跳动，要求跳动值不超过0.2mm；将转子起吊工装3伸入发电机内部并与转子连接，将连接至机舱弯头2上的手拉葫芦1与转子起吊工装3进行连接，通过手拉葫芦1和转子起吊工装3将转子抬起设定高度，取出气隙中的垫板，并拆除转子限位工装6和转子起吊工装3，接着使用500v摇表对发电机内两套绕组对地绝缘进行检测，要求绕组绝缘电阻值不得低于5mω，如不符合要求则需另行检查绕组绝缘。
56.8)清理发电机内部卫生及异物，清理后用强光手电进行检查确认，然后将步骤3)中发电机后端盖切割下来的部分按原来位置重新拼接固定，可用手电钻钻孔后用扎带或绳索固定，修复发电机后端盖；
57.9)依次安装发电机的滑环、制动器和联轴器，解锁叶轮并启机运行，完成轴承的塔上更换作业。
58.采用本发明的轴承塔上更换方法，不需要对传动链进行下塔操作，避免了因发电机轴承问题导致传动链下架带来的巨大损失；整个操作过程简单，通过采用定转子气隙填充和转子限位工装有效保证了发电机更换轴承过程中转子的完全固定，避免更换过程中出现转子偏心吸附于定子内侧无法复位的情况；通过采用支撑导向螺杆有效保证了传动法兰卧式安装的灵活拆卸和可靠复装，进而保证转子的复装精度；通过严格控制加热温度、加热时间、安装角度等参数，保证轴承可以一次到位，有效避免轴承卡死、损伤或报废的问题出
现。
59.以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。