创新突破：电涡流技术精准预警变桨轴承裂纹，破解风电运维难题

▇  警报拉响：变桨轴承裂纹已成为风电行业的“隐形炸弹”

在风电行业高速发展的今天，一个被长期忽视却危险重重的“隐患点”正悄然逼近——变桨轴承裂纹。

这些裂纹，一旦发生，不仅会导致风机非计划停机、高额运维费用，更严重者将引发叶片脱落、设备报废、环境污染甚至人身伤亡事故！

某风电调研数据显示：在21起风机叶片脱落事故中，有9起是因变桨轴承外圈断裂所致，比例高达43%。

裂纹主要发生在变桨轴承外圈的螺栓孔区域——这是风机传递扭矩与承受交变载荷的关键接口部位，也是整个风电结构的“应力集中点”。

图 1 国内裂纹案例

图 2 国外报道案例（Malloywind）

▇  为什么变桨轴承在外圈螺栓孔（靠近叶片端部）“容易裂”？我们来揭开真相

周期载荷：叶片重力翻转力矩且绕主轴周期旋转；

应力集中：轴承螺栓孔长期承受高频交变应力载荷；

服役年限老化：老旧机组运行10年以上，逐渐接近疲劳寿命；

叶片尺寸越来越大：载荷激增，螺栓孔及法兰区域负荷更重，疲劳寿命更短。

▇  传统检测手段“失灵”！裂纹往往在变桨轴承外圈断裂后才被发现

目视检查易遗漏裂纹隐蔽于轴承处，肉眼难辨；

振动监测受干扰因素多监测变桨轴承裂纹效果差；

导电丝/导电漆监测法存在寿命短的问题风吹日晒后导电漆易老化，传导失效，误报频发；

以上所有方法的共性问题：无法满足长周期实时预警

为彻底解决行业难题，上海应谱科技基于第一性原理+多年风电结构监测经验，首创变桨轴承裂纹监测系统。

▇  工作原理揭秘：电涡流 + 裂纹因子算法，实现微米级裂纹识别

电涡流裂纹传感器

利用电涡流原理监测反馈信号，当轴承表面产生裂纹时，立刻感知电感值微小变化，实现高灵敏度探测。

图 3 变桨轴承裂纹传感器工作原理图

裂纹因子算法

内置自研“裂纹因子”算法，对微至0.1mm的早期裂纹也能精准识别，彻底解决早期难以发现的行业难题。

裂纹精准定位

具备位置编码功能，可迅速定位裂纹孔位，极大提升排查与维修效率。

柔性结构设计

采用柔性材料制造，可快速贴合在多种轴承表面，适配新建和技改机型、快速安装。

图 4 柔性设计的裂纹传感器

▇  变桨轴承裂纹传感器布设

传感器部署在变桨轴承外圈0°和180°的位置。每个轴承布置4组，每组含8个探头，总计覆盖32个关键螺栓孔位，实现对裂纹高发区域的全覆盖。

图 5 红色标记为传感器安装位置（布局在0到180度位置）

▇  效果好不好，案例来说话

背景情况：某风电场共48台2MW机组，运行年限已达10年。近年来变桨轴承裂纹频发，传统检测手段效果欠佳，严重影响风场运行稳定。

部署方案：2024年，该风场全面引入裂纹监测系统，所有机组的变桨轴承外圈均安装裂纹传感器。

图 6 现场安装图示（重点监测靠近叶片端的高风险区域）

报警日志：

·  1月26日：5号风机B变桨轴承7#传感器首次触发报警；

·  2月28日：系统再度报警，提示“轴承存在裂纹”。

图 7 系统报警日志截图

趋势判断：裂纹因子值持续上升，与传感器电感值高度相关联，表明裂纹已形成并存在扩展趋势。

图 8 裂纹因子趋势图

现场确认：

3月1日：工程团队前往现场排查，在7号传感器对应位置（靠近0°）发现一条30mm的清晰裂纹。

图 9 现场确认变桨轴承在7号传感器处出现裂纹

本次事件中，系统提前预警，为风场赢得了宝贵的处置窗口，避免了潜在的结构失效事故。

▇  全链路价值体现：从安装到运维的“闭环保障”

适配性强 适用于新老机组，安装便捷，不改动原结构

快速部署 标准化施工流程，可在数小时内完成

裂纹定位精确 传感器位置编码，锁定故障孔位

结语：变桨轴承裂纹监测系统 —— 风电运维的“哨兵之眼”