《风力发电用轴承钢》标准编制说明.doc
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1、风力发电用轴承钢标准编制说明一、任务来源风电是世界上发展速度最快的能源,19982004 年均增长率为30.46。近年来,不排放地球温室气体CO2的自然能源的利用日益受到关注。其中风力发电机(风车)正在以欧美为中心,进行快速发展。2008年新装机量为28GW,到2009年为止,世界总装机量达到了122GW,提供了世界电力总需求量的1.3%。过去5年风力发电的增长率约为27%,预计在2013年以前,将以年平均增长率16%的速度发展。以美国绿色新经济政策为代表,世界范围内的自然能源的利用将会大大加速。我国有丰富的风能资源,风能总储量为32.26 亿千瓦/年,实际陆上可开发风能总量约2.5 亿千瓦/
2、年,居世界第三位,与可开发的水电装机容量3.78 亿千瓦/年为同一数量级,具有形成商业化、规模化发展的资源潜力。在风力发电设备中风力发电机起着很大的作用。在今后风力发电机大型化的发展过程中,开发轻量、紧凑型的高可靠性风力发电机轴承是发展方向。此外,为减少维修成本,提高轴承和润滑剂工作状况的监控技术和预先维护技术的精度和可靠性也成为风力发电成套设备的关注内容。风电轴承是风电传动过程中极其重要的部件,目前风电用轴承钢市场量大、前景广阔,由于没有统一的国家标准,造成市场质量要求的混乱,制约了我国新能源产业的健康发展,根据国家标准化管理委员会的要求,围绕满足经济社会发展需要,按照有利于加快经济发展方式
3、转变和产业结构调整、提高产品质量安全、增强产业竞争力的总体要求,全国钢标准化技术委员会轴承钢分技术委员会秘书处提出了制定风力发电用轴承钢国家标准项目的工作计划,该项工作计划在全国钢标准化技术委员会2010年年会上提交委员们讨论并获得通过。通过风力发电用轴承钢国家标准的制定,规范风电用轴承钢技术质量要求,规范市场,填补我国没有风力发电用轴承钢国家标准的空白,使国内钢铁行业有一个统一的生产和验收的技术依据,同时提高我国风电用轴承钢棒材的生产技术水平及产业化的规模,扩大中国风电轴承钢生产技术在世界的影响力,替代进口,同时通过标准化和产业化,限制低端轴承钢产品的生产,淘汰一些落后的产能,提高风电轴承钢
4、的使用寿命,推动我国风电能源产业的快速发展。2010年全国钢标委轴承钢分委会秘书处在广泛征求国内风电轴承钢生产企业及轴承用户意见的基础上,拟定了风力发电用轴承钢国家标准草案,并向全国钢标委递交了风力发电用轴承钢国家标准制定项目的立项建议书,根据国家标准化管理委员会国标委综合*文件的要求,由江阴兴澄特种钢铁有限公司、冶金工业标准信息研究院、湖北新冶钢公司等单位承担国家标准风力发电用轴承钢项目的制定工作。根据国标委的文件要求,在2012年之前完成该项标准的制定工作。二、国内外情况的简要说明1、风力电发设备的国内外简况一般的风力发电机的结构是叶片接受风力,通过转子使主轴转动,利用增速机将转速加速到能
5、够发电的速度,通过发电机进行发电(感应发电机)。目前,感应发电机(带增速机)是风力发电机的主流,但也有一部分是同步发电机。此外,为了进一步增加发电量,风力发电机正在向大型化的方向发展,目前2MW级(1.5MW2.5MW)的风力发电机是主流发电机。在海上和陆地上的不受运输和安装工程限制的地方已经装置了5MW级的风力发电机。降低这种大型风力发电机的制造成本和安装成本,对于今后促进风力发电机的发展是十分重要的,并且开发轻量化、紧凑型的风力发电机成为目前国内外的研发趋势。为此,采用了主轴部与增速机组合成一体的风力发电机和增速机与同步发电机组合成一体(多叶片)的风力发电机。此外,为减少维修成本,提高轴承
6、和润滑剂工作状况的监控技术和预先维护技术的精度和可靠性也是目前风电设备制造的研发方向。对风力发电机轴承的设计要求是要具有20年设计寿命。同时还要适应在以秒为单位的短时间内发生转动速度和负荷的变化,并且还要注意轴承周围部件的刚性。主轴轴承通过转子承受风力引起的负荷,并将转动力矩传递给增速机。主轴轴承有多种类型,主要采用的是耐负荷性良好的自动调整式轴承,轴承寿命的合格标准要大于等于小时(20年以上)。增速机由支架、行星齿轮、低速轴、中间轴和高速轴组成。增速机轴承的作用是承受由主轴传递来的转动力矩造成的齿轮咬合负荷,并使转速增加到可以发电的速度。增速机输出轴的转速约为1800转/min。增速机的行星
7、齿轮承受很大的力矩负荷,因此要提高行星齿轮的刚性。为提高行星齿轮的刚性,目前开发出一体化轴承结构(轴承外环和行星齿轮一体化)。美国齿轮制造协会(AGMA)制定了增速机轴承选定标准。与主轴轴承选定一样,应进行包括轴承内部各元件、轴和轴承箱的刚性以及润滑等因素在内的使用寿命的研究。2、风力发电机用轴承钢的国内外简况经过100多年的开发,国际上轴承钢已形成高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、中碳轴承钢、不锈轴承钢、高温轴承钢等系列,轴承钢的相关生产技术也已日趋成熟,且采用专业生产线制造各类轴承钢。中国轴承钢的产能已达200万t/a以上,但在品种、标准、实物质量、专业生产方面存在较多问题,目前世界轴承钢的发展方
8、向是:钢材纯洁度的超纯化(O+Ti10g/g)和钢中碳化物的充分均匀化,以及制造成本的不断降低;特殊工况条件下的长寿命轴承钢品种的开发;近年来如何改进轴承钢的冶炼方法、技术和工艺,严格控制(检验标准、检测方法)轴承钢材中的非金属夹杂物的含量、尺寸大小、形状、分布和集聚,以此提高轴承的安全可靠性和使用寿命,已成为冶金和机械行业共同关注和努力的目标,亦是国内外轴承钢的技术研发的方向。风电轴承大致可以分为三类,即:变桨轴承、偏航轴承、传动系统轴承(主轴和变速箱轴承)。偏航轴承安装在塔架与座舱的连接部,变桨轴承安装在每个叶片的根部与轮毂连接部位。每台风力发电机设备用一套偏航轴承和三套变桨轴承。风力发电
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