[實用新型]用于風機軸承拆裝的柔性感應加熱電源

有效

• 申請號: 201420585435.2
• 申請日: 2014-10-10
• 公開（公告）號: CN204090187U
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 張文波;田河江;陳鋒
• 申請（專利權）人: 北京金風科創風電設備有限公司
• 主分類號: H05B6/04
• 分類號: H05B6/04;H05B6/06
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 魯恭誠

技術領域

本實用新型屬于風力發電領域，涉及一種用于大中型風機軸承拆裝的柔性感應加熱電源。

背景技術

兆瓦級(例如2.5MW)風力發電機(簡稱風機)的主軸軸承體積和重量大，而風力發電場一般地理位置偏僻(以荒灘、山地、草原和海邊為主)，將主軸和軸承一起運輸回廠房完成拆卸和裝配的成本較高。因此，風力發電機制造企業希望開發出一種能夠兼顧主軸軸承拆卸和裝配的裝置，而且該裝置適用范圍廣且體積小易于搬運。圖1示出了風機主軸與風機軸承的拆裝的示意圖。

目前應用較為普遍的軸承拆裝方法包括以下三種：機械法、注油法和溫差法。機械法為傳統方法，包括擊卸法、壓力法和拉拔法。注油法在大型軸承拆卸上替代機械法已經得到廣泛應用。溫差法就是通過軸和軸承之間的溫差產生間隙完成拆裝，具體包括干冰降溫法、油浴法、烘烤法、火焰加熱法和感應加熱法。在拆卸過程中，必須明確軸承拆卸的注意事項：避免損傷軸，不能通過滾動體傳遞拆卸力，當軸承需要重新使用時，盡量避免損壞軸承。

感應加熱法通過電磁感應的方法來加熱軸承。此方法是目前過盈配合工件拆卸的主流研究方向，與其它類型的加熱技術相比，感應加熱法具有顯著的優勢：

(1)感應加熱屬于非接觸式加熱，因此加熱中不會給加熱對象(工件)帶入雜質；

(2)感應加熱的加熱功率和區域可以得到準確而快速的控制，因此局部加熱和溫度控制實現容易；

(3)感應加熱過程中不會產生污染物且噪音小。

感應加熱技術早在19世紀末就已經出現在工業應用中，但由于當時沒有好的技術手段來生成和控制用于感應加熱的高頻率電流(只能由體積巨大的中頻發電機組作為交流電源)，所以感應加熱技術一直發展緩慢。直到1958年美國研制出第一個半導體可控硅(后稱晶閘管，SCR)之后，感應加熱技術伴隨著電力電子器件性能的不斷改進而飛速發展。

感應加熱電源的輸出頻率是影響加熱效果的主要參數，工業上按照交流電源工作頻率的不同，將電磁感應加熱技術的應用領域劃分為低頻領域、中頻領域、超音頻領域和高頻領域。

低于500Hz的交流電一般稱為低頻電，而感應線圈中的電流頻率越低則渦流在導體內的分布越均勻，同時加熱速度也越慢，因此低頻感應加熱主要用于加熱速度沒有嚴格要求的大型工件透熱和保溫。雖然隨著半導體器件性能的不斷改進，由全控型開關器件組成的逆變電源在性能上已經超越了工頻電源(電網提供的工業用電，50～60Hz不等)，但由于工頻電源價格便宜、容量較大等優點，目前工業上仍以工頻感應加熱裝置為主。

1-20kHz的交流電一般稱為中頻電，在半導體開關器件發明之前只有中頻發電機組能提供中頻交流電，但中頻發電機組體積大且控制不易，所以自20世紀70年代開始由半導體開關器件組成的逆變電源已逐經步取代中頻發電機組。而功率金屬氧化物半導體場效應管(power?MOSFET)和絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)等大容量開關器件的出現則進一步提升了中頻逆變電源的容量，目前歐美最大容量的中頻感應加熱電源容量已經達到MW級，而國內同類型電源單機容量低于200kW。

25-100kHz的交流電一般稱為超音頻電，隨著半導體開關器件的出現，感應加熱技術才逐步涉及這個領域。目前，日本在超音頻感應加熱電源的研制技術上處于領先地位，早在20世紀90年代就開發出了基于IGBT的MW級逆變電源。由于國內電力電子技術的落后，國內超音頻逆變電源的研制雖然起步早但是與國外的差距依然巨大，目前同類產品的容量只有幾十kW。

100kHz以上的交流電一般稱為高頻電，由于電力電子技術的發展不足，國內研究較少涉及這個領域，日本和歐美的發展方向則略有不同，其中日本以靜電感應晶體管(SIT)技術為主，歐美則主攻MOSFET技術，兩者逆變電源容量相差無幾，都已達到MW級別。

雖然我國感應加熱技術研究的起步時間與國外差距不大，但是直到20世紀80年代國內感應加熱技術才開始快速發展。目前，國內感應加熱裝置的加熱對象類型單一，工作頻率恒定，加熱對象溫度分布不可控，并不能滿足現代機械裝備制造業對于感應加熱產品越來越多樣性的需求。

實用新型內容