浅谈风力发电机组齿轮箱的维护
发布时间：2014-12-30赵彦杰 张建明
（新疆金风科技，新疆乌鲁木齐 830026）
摘 要：近年来随着风电机组的安装数量不断增加，风电机组的运行时间也逐渐增长，由齿轮箱发生故障或者损坏这样的事情而导致风力发电机组停运的事经常发生，由此产生的直接和间接损失越来越大，导致工作人员的工作量也在不断的加大。这就使风电机组齿轮箱的保养工作显得异常的重要。风电机组中采用的齿轮箱分两种，一种是增速箱，用来同步叶轮和电机之间的转速。一种是减速箱，主要用来转动机身对准风向。前者在业内称其为齿轮箱，后者称其为减速器。（新疆金风科技，新疆乌鲁木齐 830026）
关键词：日常保护；定期维护；故障处理及维修
1 定期保养和日常维护
1.1日常维护
日常对风电机组的维护包括检查齿轮箱的外观，电气接线等。主要的工作任务包括：清洁齿轮箱的箱体外观；检查齿轮箱的润滑油管路是否泄漏，管路接口是否松动；齿轮箱箱底的放油阀有没有松动或者渗透；检查油位，油色以及油标是否正常。如发现油的颜色变成了黑色而且还比较深，这时就应该要及时更换新油品。检查机组运行时齿轮箱的振动和噪音状况。滤清器的堵塞而导致了报警，就应该及时的查找故障原因必要时要更换滤芯，同时观察油品颜色和杂质是否正常。安装滤清器的外壳时应注意积极线程，受力应要均匀，以免损坏螺纹。检查齿轮箱的散热器是否堵塞，可以通过反向冷却进行清理，或者用刷子进行清扫。在进行完以上的检查后再对齿轮箱的油位，温度，压力和观察窗进行比对。检查是否有磨损的电线，要及时地发现故障隐患并提前消除。日常维护除了以上的检查外还有一些故障的处理。
1.2定期保养维护
定期维护风电机组的内容主要包括：检查齿轮箱连接螺栓的力矩，齿轮啮合及齿面磨损情况检查，各个传感器的接线螺丝紧固，及检查散热性能，检查齿轮箱和电机的对中情况，检测齿轮箱的振动和噪音。齿轮油品的化验检测和分析，以更好地把握齿轮箱的工作状态。
根据风电机组运行维护手册，不同的厂家采用的齿轮油使用年限是不一样的。一般要求每年或者两年进行一次油品的采样，对于齿轮箱的运行状态出现了异常就需要随时采集油样。齿轮油的使用寿命一般为三至五年，齿轮油的更换一般是根据时间为限的。因为齿轮箱运行环境的原因，不一定在不同的操作环境就能保证变速箱的经济安全运行，这就要求操作人员平时要注意收集和整理风电机组的各项数据，油的参数测试结果的对比分析，找出更符合自己电厂的更换周期。加油时避免油位过高，造成输入轴端的油封泄漏。
2 齿轮箱的日常维护故障处理
2.1齿轮油泵过载
常见故障原因；冬季因为气温条件低，就会导致油泵过载。风电机组长期停机，齿轮箱的温度就会下降很多，齿轮箱里的油粘性就会增加，启动时会导致油泵的负重增加，从而导致油泵电机过载。处理的方法；使机组处于待机模式时，将齿轮油逐渐加热到零度以上，然后启动机组，禁止强行启动使润滑系统的工作的压力升高，导致损坏油泵。
2.2齿轮油温度过高
一般故障产生的原因；齿轮箱的温度过高，是由于风力发电机组长期处于满发状态，齿轮箱发热会使润滑油的温度上升，而超过正常值。处理方法；在一段时间以内，发现齿轮箱的温度上升的很快，连续性的工作导致油温上升的现象，应该登机检查冷却系统和润滑系统是否工作正常。散热器堵塞起不到散热效果的时候也会出现油温上升。对比齿轮箱轴承温度和油温，如果差距比较大，一般都是没有起到散热的效果。如果差距不大还要比对环境温度是否超出机组运行温度。在未找到温度异常原因之前，避免盲目开机使故障范围扩大，造成不必要的经济损失。
2.3减速器常见故障处理
偏航减速器能够驱动机舱进行旋转，跟随风向的变化而变化，在偏航完成过后就开始制动机舱的运转。间歇工作之间起停很是频繁。因为有安装位置对它形成了障碍，就常使用多级行星减速机构。经过多年的运行的经验来看，减速器工作还是采用双偏航减速器驱动的时候比较正常。单电机驱动的那一类风电机组的减速器的工作情况就不乐观，检查发现减速器的行星齿有疲劳的现象。其中比较典型的有以下两种：
2.3.1某种型号的风电机组用的是单侧偏航减速器进行驱动，大约25％的机组减速器的第二级行星架的内部都会出现程度不同的裂纹，严重的还可能出现花键齿的断裂。除此之外，偏航电机的输出轴也会出现不同程度的形变。分析得出：这个机组在进行减速刹车的时候是依靠电机末端的电磁刹车，以尼龙阻尼为辅助的刹车。机组在运转的时候主要的冲击载荷都在偏航减速器上，薄弱的地方在这样的因素下就容易出现损坏。
2.3.2某种型号的风电机组用的是单侧偏航速器进行驱动。其中的一台机组在投入使用3年后输出轴断裂了，经过对机组的解体后发现行星减速器的机构部分有轻微的因为疲劳产生的裂纹。在这个机组的输出轴断裂以前输出继电器的接触就有些不好，就使得偏航减速器在不该偏航的时候强行的偏航，这个故障的地方极为隐秘，故障就这样连续不断的发生而没有及时的解决。分析得出：偏航减速器如果在不该偏航的时候强行的进行了偏航，这个就是导致主轴断裂的Z为主要的原因，但是将机组解体过后就发现它存在着设计余量小的问题，对机组有疲劳损坏。
一年过后再来观察，同种类型的风电机组在运行的时候有了不正常的噪音，输出轴也出现的间隙，在对其进行解体后发现，减速器内部的传动机构严重的损伤了，连带的损坏了几组的内部齿轮传动机构。Z后一次使用这个减速器的工作到故障发生不到一个月。在风电机组设计时要考虑以上的情况，另外减速器的故障一般出现在设计初期，安全系数考虑不周、加工工艺所致。特殊情况会造成减速器的损害，但比率特别小。一般的减速器维护都是电器故障，及时查找原因并解决也是相对快的过程。
结束语
对于风机的也在来说润滑油用量的差别是结构不同的等质量的风机的主要的区别，设备可靠性、日常维护工作量和齿轮箱损坏后的拆卸难度来看，没有太大区别。对于两种不同的润滑方式，主要取决于齿轮箱设计结构的需要。但是，在寒冷地区采用飞溅润滑方式更应当注意润滑油的加热问题，并加强油位监测，对没有润滑油过滤装置的机组还应当根据现场情况考虑加装过滤装置或定期滤油，以提高齿轮箱运行的可靠性。
参考文献：
[1]风力发电机组关键部件的有限元分析[D].乌鲁木齐：新疆大学，2005.
[2]侯力，陈毅，蒋苏民，马朝玲.风力发电机齿轮箱体有限元分析[J].机械传动，2009，33（4）：72-75.
[3]尚珍，刘忠明，董进朝，张志宏，张和平.风电增速箱齿轮设计计算若干问题探讨[J].机械传动，2008，32（6）：9-12.
[4]Henk Polinder（荷兰），范吉松（译），许善椿（校对）.直驱式与带齿轮箱风力发电机的比较[J].国外大电机，2008（4）：13-21.
[5]陶春虎，黎明，马海全，于洋，姜涛.风机齿轮箱齿轮失效分析[J].材料工程，2009（11）：88-91.
2 齿轮箱的日常维护故障处理
2.1齿轮油泵过载
常见故障原因；冬季因为气温条件低，就会导致油泵过载。风电机组长期停机，齿轮箱的温度就会下降很多，齿轮箱里的油粘性就会增加，启动时会导致油泵的负重增加，从而导致油泵电机过载。处理的方法；使机组处于待机模式时，将齿轮油逐渐加热到零度以上，然后启动机组，禁止强行启动使润滑系统的工作的压力升高，导致损坏油泵。
2.2齿轮油温度过高
一般故障产生的原因；齿轮箱的温度过高，是由于风力发电机组长期处于满发状态，齿轮箱发热会使润滑油的温度上升，而超过正常值。处理方法；在一段时间以内，发现齿轮箱的温度上升的很快，连续性的工作导致油温上升的现象，应该登机检查冷却系统和润滑系统是否工作正常。散热器堵塞起不到散热效果的时候也会出现油温上升。对比齿轮箱轴承温度和油温，如果差距比较大，一般都是没有起到散热的效果。如果差距不大还要比对环境温度是否超出机组运行温度。在未找到温度异常原因之前，避免盲目开机使故障范围扩大，造成不必要的经济损失。
2.3减速器常见故障处理
偏航减速器能够驱动机舱进行旋转，跟随风向的变化而变化，在偏航完成过后就开始制动机舱的运转。间歇工作之间起停很是频繁。因为有安装位置对它形成了障碍，就常使用多级行星减速机构。经过多年的运行的经验来看，减速器工作还是采用双偏航减速器驱动的时候比较正常。单电机驱动的那一类风电机组的减速器的工作情况就不乐观，检查发现减速器的行星齿有疲劳的现象。其中比较典型的有以下两种：
2.3.1某种型号的风电机组用的是单侧偏航减速器进行驱动，大约25％的机组减速器的第二级行星架的内部都会出现程度不同的裂纹，严重的还可能出现花键齿的断裂。除此之外，偏航电机的输出轴也会出现不同程度的形变。分析得出：这个机组在进行减速刹车的时候是依靠电机末端的电磁刹车，以尼龙阻尼为辅助的刹车。机组在运转的时候主要的冲击载荷都在偏航减速器上，薄弱的地方在这样的因素下就容易出现损坏。
2.3.2某种型号的风电机组用的是单侧偏航速器进行驱动。其中的一台机组在投入使用3年后输出轴断裂了，经过对机组的解体后发现行星减速器的机构部分有轻微的因为疲劳产生的裂纹。在这个机组的输出轴断裂以前输出继电器的接触就有些不好，就使得偏航减速器在不该偏航的时候强行的偏航，这个故障的地方极为隐秘，故障就这样连续不断的发生而没有及时的解决。分析得出：偏航减速器如果在不该偏航的时候强行的进行了偏航，这个就是导致主轴断裂的Z为主要的原因，但是将机组解体过后就发现它存在着设计余量小的问题，对机组有疲劳损坏。
一年过后再来观察，同种类型的风电机组在运行的时候有了不正常的噪音，输出轴也出现的间隙，在对其进行解体后发现，减速器内部的传动机构严重的损伤了，连带的损坏了几组的内部齿轮传动机构。Z后一次使用这个减速器的工作到故障发生不到一个月。在风电机组设计时要考虑以上的情况，另外减速器的故障一般出现在设计初期，安全系数考虑不周、加工工艺所致。特殊情况会造成减速器的损害，但比率特别小。一般的减速器维护都是电器故障，及时查找原因并解决也是相对快的过程。
结束语
对于风机的也在来说润滑油用量的差别是结构不同的等质量的风机的主要的区别，设备可靠性、日常维护工作量和齿轮箱损坏后的拆卸难度来看，没有太大区别。对于两种不同的润滑方式，主要取决于齿轮箱设计结构的需要。但是，在寒冷地区采用飞溅润滑方式更应当注意润滑油的加热问题，并加强油位监测，对没有润滑油过滤装置的机组还应当根据现场情况考虑加装过滤装置或定期滤油，以提高齿轮箱运行的可靠性。
参考文献：
[1]风力发电机组关键部件的有限元分析[D].乌鲁木齐：新疆大学，2005.
[2]侯力，陈毅，蒋苏民，马朝玲.风力发电机齿轮箱体有限元分析[J].机械传动，2009，33（4）：72-75.
[3]尚珍，刘忠明，董进朝，张志宏，张和平.风电增速箱齿轮设计计算若干问题探讨[J].机械传动，2008，32（6）：9-12.
[4]Henk Polinder（荷兰），范吉松（译），许善椿（校对）.直驱式与带齿轮箱风力发电机的比较[J].国外大电机，2008（4）：13-21.
[5]陶春虎，黎明，马海全，于洋，姜涛.风机齿轮箱齿轮失效分析[J].材料工程，2009（11）：88-91.
来源：《电源技术应用》2013年第02期