多年來，風(fēng)電行業(yè)一直在努力應(yīng)對(duì)以WSF形式出現(xiàn)的軸承過早損壞問題，在對(duì)有缺陷的軸承進(jìn)行檢查后發(fā)現(xiàn)，損壞的軸承的滾道表面下方出現(xiàn)了白色蝕刻結(jié)構(gòu)變化，這種變化會(huì)削弱材料強(qiáng)度，導(dǎo)致滾道上產(chǎn)生軸向裂紋和剝落。

 

軸承制造商進(jìn)行深入研究后，尚無法完全確定WSF產(chǎn)生的原因，一種解釋認(rèn)為，進(jìn)入鋼中的氫會(huì)削弱材料結(jié)構(gòu)，然而，在模擬風(fēng)力渦輪機(jī)運(yùn)行條件的軸承測(cè)試中，尚不能再現(xiàn)這種損壞模式。

 

在20世紀(jì)90年代，白色結(jié)構(gòu)剝落經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致乘用車交流發(fā)電機(jī)軸承發(fā)生故障，NSK在這種情況下獲得的經(jīng)驗(yàn)可以部分應(yīng)用于風(fēng)力渦輪機(jī)中當(dāng)前的軸承問題，一個(gè)假設(shè)是，由于風(fēng)力渦輪機(jī)和交流發(fā)電機(jī)中出現(xiàn)電位差，最終導(dǎo)致?lián)p壞，基于此，NSK技術(shù)中心對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)軸承中的白色結(jié)構(gòu)剝落現(xiàn)象進(jìn)行了詳細(xì)研究。

 

首先，進(jìn)行基本測(cè)試以再現(xiàn)白色結(jié)構(gòu)剝落，然后，使用該測(cè)試裝置來提高軸承抵抗這種損壞模式的能力，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)有缺陷軸承的調(diào)查以及基本測(cè)試的結(jié)果表明，有三個(gè)原因?qū)е铝税咨Y(jié)構(gòu)剝落損壞，一是潤滑劑中的氫氣輸入，二是打滑/滑動(dòng)，三是電力。

 

潤滑劑中氫氣含量的增加會(huì)導(dǎo)致?lián)p壞頻率的增加，同時(shí)在實(shí)踐中，潤滑劑中一定濃度的氫氣無法避免，同樣，在低速運(yùn)行的風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)的軸承中也無法完全防止滑動(dòng)情況，也不能排除電流通過軸承的可能性。

 

在經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)后，NSK開發(fā)了一種新型的合金鋼，通過兩種方法實(shí)現(xiàn)了防止WSF的問題，一方面，與之前用于此類軸承的鋼相比，新型合金鋼均勻的結(jié)構(gòu)在氫的作用下發(fā)生微觀結(jié)構(gòu)變化較小，另一方面，由于材料中殘余應(yīng)力的增加，氫致裂紋的形成和由此產(chǎn)生的裂紋擴(kuò)展顯著減少。

 

NSK使用新開發(fā)的軸承鋼制造的6206深溝球軸承進(jìn)行初始使用壽命測(cè)試，在測(cè)試裝置中的特定氫氣輸入下，與傳統(tǒng)軸承鋼制成的軸承相比，使用壽命大大提高，這代表著在防止白色結(jié)構(gòu)剝落方面取得了重大進(jìn)展。當(dāng)然，為了對(duì)白色結(jié)構(gòu)剝落有更深入的了解，還需要進(jìn)一步的研究。

 

在進(jìn)一步的研究中，通過新型熱處理方法，NSK的工程師還探索了另一種防止白色結(jié)構(gòu)剝落的可能，通過測(cè)試各種熱處理，以減少氫致裂紋擴(kuò)展的測(cè)試，NSK觀察到，感應(yīng)硬化過程顯著增加了殘余應(yīng)力和材料延展性，可以有效防止白色結(jié)構(gòu)剝落，相比較前文所述的新型合金鋼，新型熱處理更具成本效益。

 

風(fēng)力渦輪機(jī)或齒輪裝置制造商可以從上面兩種方式中進(jìn)行選擇，以盡量減少白色結(jié)構(gòu)剝落的發(fā)生，盡管在實(shí)際生產(chǎn)條件下的運(yùn)行結(jié)果仍有待確定，但可以確定的是，這兩種技術(shù)都有助于降低風(fēng)力渦輪機(jī)的總體擁有成本，由于將WSF發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)降至最低，有效降低了系統(tǒng)故障的風(fēng)險(xiǎn)，提高了生產(chǎn)可靠性，降低了維護(hù)成本，增加了電力產(chǎn)量。