目前,随着风力涡轮发电机不断成为兆瓦级的发电设备,也伴随着更高的受力和扭矩,使组件承受着不断增加的载荷。同时意味着停机和维护工作的成本也是水涨船高,特别是一些离岸风电场,这一现象更为明显。因此,组件的可靠性在这一领域发挥着关键的作用。而白色腐蚀性裂纹,无论是在风电产业或其他行业,对轴承的可靠性都具有负面的影响。白色腐蚀性裂纹是在轴承表面之下形成的材料结构性变化。轴承表面在应力条件下承受不同的外部负荷,这些变化终导致表面裂纹的形成。内圈或外圈终可能破裂,导致受影响的轴承过早失效。这些裂纹在经过淬火或表面硬化的滚动轴承上皆可发生。舍弗勒的创新解决方案有助于提高轴承抵御白色腐蚀性裂纹的能力,防止轴承过早失效。
除了风力涡轮发电机轴承以外,白色腐蚀性裂纹亦可影响到其它工业行业的轴承,例如电动马达,造纸机,工业齿轮箱(如大型液压挖掘机),泵系统,以及在海事、汽车领域的驱动器。可能引起零部件疲劳效应的一系列影响因素,如接触压力,钢材纯净度,或超载等等,并不会导致白色腐蚀性裂纹。因此,目前业界尚未完全清楚导致白色腐蚀性裂纹的机理。但是,根据目前的知识,动态、混合摩擦形式的附加应力,和电力系统的影响对白色腐蚀性裂纹的形成均有一定促进作用。舍弗勒集团拥有完备的白色腐蚀性裂纹检测设施,可以分析白色腐蚀性裂纹形成原因,并制定解决方案,以减少白色腐蚀性裂纹带来的风险。总而言之,我们可以通过轴承的设计,润滑剂和材料的选择,来降低白色腐蚀性裂纹的风险。 设计方案可以减少轴承承受的应力,另外,通过选择合适的润滑维护和 材料,也可以让轴承承受更高载荷。
此外,舍弗勒集团提供了不同的解决方案,使轴承可以更加有效抵御白色腐蚀性裂纹的侵袭,保护他们、避免过早失效。
推荐方案: 采用Durotect B涂层的通淬轴承
舍弗勒推荐的这种技术解决方案目前已经通过了统计学验证,是一种有效的、经济的降低白色腐蚀性裂纹损伤的技术,即采用淬火硬化轴承,并在轴承外圈,内圈和滚动体表面形成黑色氧化物涂层。舍弗勒表面处理技术研发中心的朋友们,通过不断的技术升级,已经开发出了一种理想的涂层系统,它可以显著提升轴承抵御白色腐蚀性裂纹侵袭的能力。Durotect B涂层系统在传统的黑色氧化涂层基础上,进一步优化,具备更高的性能。这种涂层可以大化的降低轴承的打滑失效风险,提高跑合性能,防止腐蚀,此外,还可以提高轴承抵御白色腐蚀性裂纹侵袭的能力。例如,在过去的几年中,舍弗勒在风力涡轮发电机上交付使用的482,000个经Durotect B处理的硬化轴承中,仅有不到100个出现了白色腐蚀性裂纹,这一故障率低于0.02%。
采用碳氮共渗钢Mancrodur及Durotect涂层
舍弗勒将采用碳氮共渗钢Mancrodur制作的碳氮滚动轴承进行Durotect B处理,将其用于载荷要求较高的工况。在碳氮共渗时,轴承经受特殊的热处理过程,使轴承表面富含碳和氮物质,从而提高轴承的表面硬度和耐磨性。
高铬含量的Cronidur30特殊钢材
据目前情况,Cronidur特殊钢含铬量高,可以用来彻底消除白色腐蚀性裂纹的风险。据目前所知,尚未发现Cronidur30轴承出现白色腐蚀性裂纹。舍弗勒集团开展了一项调研,以期依据具体工况和额外应力制定具体的避免WEC的解决方案。根据这项调研的结果,所使用的Cronidur30轴承尚未发现白色腐蚀性裂纹。通过使用这种材料,还可以将额定载荷高提升70%,从而延长轴承额定使用寿命和提高防腐蚀性能。
作为风电行业客户的开发伙伴,舍弗勒集团为客户提供主轴、齿轮箱、发电机及风力追踪系统等高性能轴承解决方案。舍弗勒凭借先进的计算和模拟仿真程序,确保可以为风电应用制造出设计为优化的轴承产品。舍弗勒的计算仿真考虑了整个系统,从单个滚动轴承及其组件,到相邻结构和整个风力发电机传动系统。舍弗勒还提供风力发电机相关的一系列综合服务,包括远程监控系统和诊断程序等等。