趙盈潔

摘要：風(fēng)電特有的間歇性和波動(dòng)性，受無(wú)規(guī)律的變向變負(fù)荷的風(fēng)力作用以及強(qiáng)陣風(fēng)的沖擊，常年經(jīng)受酷暑嚴(yán)寒和極端溫差的影響，對(duì)于一個(gè)風(fēng)場(chǎng)而言，如何降低發(fā)電成本，提高風(fēng)電機(jī)組的可利用率，延長(zhǎng)機(jī)組的使用壽命成為一個(gè)刻不容緩的問(wèn)題。

中圖分類號(hào)：TM315文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791(2012)04(a)-0000-00

風(fēng)能做為一種清潔能源，越來(lái)越受到人們的重視，同時(shí)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)建成周期短，在我國(guó)特別是近些年，風(fēng)能的利用有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。由于風(fēng)電特有的間歇性和波動(dòng)性，一般來(lái)說(shuō)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組都安裝在高山，荒野，海灘等大風(fēng)地帶，受無(wú)規(guī)律的變向變負(fù)荷的風(fēng)力作用以及強(qiáng)陣風(fēng)的沖擊，常年經(jīng)受酷暑嚴(yán)寒和極端溫差的影響，所以對(duì)于一個(gè)風(fēng)場(chǎng)而言，如何降低發(fā)電成本，提高風(fēng)電機(jī)組的可利用率，延長(zhǎng)機(jī)組的使用壽命成為一個(gè)刻不容緩的問(wèn)題。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中齒輪箱是一個(gè)重要的機(jī)械部件，其主要功能是將風(fēng)輪在風(fēng)力作用下所產(chǎn)生的動(dòng)力傳遞給發(fā)電機(jī)并使其得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速，通常風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速很低，遠(yuǎn)達(dá)不到發(fā)電機(jī)發(fā)電所需求的轉(zhuǎn)速，必須通過(guò)齒輪箱齒輪副的增速作用來(lái)實(shí)現(xiàn)，故也將齒輪箱稱之為增速箱。齒輪箱安裝在塔頂?shù)莫M小空間里，一旦出現(xiàn)故障修復(fù)非常困難，我風(fēng)廠的齒輪箱因故障損壞了三次，對(duì)發(fā)電量都有一定的影響，因?yàn)槭抢闲吞?hào)，有的工廠根本不生產(chǎn)，備件去維修就要停機(jī)幾個(gè)月的時(shí)間，影響了風(fēng)電量。所以對(duì)齒輪箱的可靠性和使用壽命都提出了比一般機(jī)械高得多的要求，例如對(duì)構(gòu)件材料的要求，除了常規(guī)狀態(tài)下機(jī)械性能外，還應(yīng)該具有低溫平穩(wěn)工作，防止振動(dòng)和沖擊，保證充分的潤(rùn)滑條件等。因此加強(qiáng)齒輪箱的研究，重視對(duì)其進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)的工作，顯得尤其重要。

1總體結(jié)構(gòu)

我廠使用的齒輪箱來(lái)自兩個(gè)不同的生產(chǎn)廠家，分別是芬蘭VALMET和BROOX-HANSEN,讓我們來(lái)共同探討一下齒輪箱的總體結(jié)構(gòu)：

1.1齒輪箱：當(dāng)電機(jī)以同步速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)(即50HZ/500RPM)齒輪箱的比率選擇的是低速軸轉(zhuǎn)速以配合葉片的最佳葉尖速度。當(dāng)風(fēng)速在15—16米/秒和更高額定輸出達(dá)到時(shí)，葉片葉尖速度和葉尖角度的組合保證了風(fēng)機(jī)通過(guò)失速自動(dòng)進(jìn)行功率控制。

1.2、齒輪箱室：齒輪箱的負(fù)荷和作用力通過(guò)一邊一個(gè)的支撐點(diǎn)傳送到塔筒和地基，這些支撐點(diǎn)裝有堅(jiān)固的橡膠襯套，可進(jìn)一步降低風(fēng)機(jī)發(fā)出的噪音和振動(dòng)。齒輪箱根據(jù)電機(jī)速度提升主軸轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，剎車盤裝在齒輪箱后端的高速軸上。一個(gè)分體套管固定了一個(gè)法蘭，剎車盤用螺栓固定在法蘭上，高速軸與電機(jī)通過(guò)一個(gè)揉性聯(lián)軸器連接，在齒輪箱室的頂部有一個(gè)可移動(dòng)的檢查口。

1.3 軸和齒輪

齒輪箱的低速主軸是空心的，它包入了轉(zhuǎn)子軸的后部，轉(zhuǎn)子軸用高強(qiáng)度的分體套管固定。這個(gè)轉(zhuǎn)子軸和齒輪箱的特殊連接，形成了一個(gè)簡(jiǎn)單的三點(diǎn)懸掛裝置排除了校正的麻煩。

1.4 滾柱軸承

齒輪箱中的所有軸承都是高品質(zhì)的，選用的軸承類型可以在軸向進(jìn)行軸向移動(dòng)，而沒(méi)有軸不平行運(yùn)動(dòng)的危險(xiǎn)，也不需要進(jìn)行軸向調(diào)節(jié)，高速軸的尾部軸承上裝有一個(gè)PT-100傳感器，可提供軸承溫度信息。

2 常規(guī)監(jiān)測(cè)技術(shù)

檢測(cè)齒輪箱等高頻沖擊類故障也可以用頻譜分析法，雖然風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)使用壽

命一般是20年，但是據(jù)實(shí)際統(tǒng)計(jì)，齒輪箱的平均壽命僅為3-5年。齒輪箱的價(jià)格和維修費(fèi)用也很高，還要加上停機(jī)所帶來(lái)的損失。所以要通過(guò)各種間接手段，評(píng)估機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，在故障發(fā)生之前便發(fā)出警告，從而可以準(zhǔn)確判斷故障發(fā)生時(shí)間，合理制定維修計(jì)劃，開(kāi)展維修任務(wù)。即縮短了非計(jì)劃停機(jī)的時(shí)間，又避免了關(guān)聯(lián)部件的操作，同時(shí)節(jié)省不必要的備件成本、維修成本，從很大程度上提高了經(jīng)濟(jì)效益。

3日常的維護(hù)與保養(yǎng)

運(yùn)行人員登機(jī)工作時(shí)應(yīng)對(duì)齒輪箱箱體表面進(jìn)行清潔，進(jìn)行巡視檢查時(shí)要注意齒輪箱的動(dòng)靜，如有異常立即登塔檢查，象我公司2011年3月份10號(hào)風(fēng)機(jī)發(fā)生的齒輪箱故障就是在例行的巡視檢查中發(fā)現(xiàn)的。檢查箱體及潤(rùn)滑管路有無(wú)滲漏，具體工作任務(wù)包括，外敷的潤(rùn)滑管路有無(wú)松動(dòng)，由于風(fēng)電機(jī)組振動(dòng)較大，如果外敷管路固定不良將導(dǎo)致管路接頭密封損壞甚至管路斷裂。此外，還要注意箱底放油閥有無(wú)松動(dòng)和滲漏，避免放油閥松動(dòng)和滲漏導(dǎo)致的齒輪油大量外泄。

3.1 第一次換油應(yīng)在首次投入運(yùn)行500小時(shí)后進(jìn)行，以后的換油周期為每5000-10000小時(shí)，在運(yùn)行過(guò)程中也要注意箱體內(nèi)油質(zhì)的變化，定期取樣化驗(yàn)，若油質(zhì)發(fā)生變化，由油標(biāo)尺或油位窗檢查油位及油色是否正常，發(fā)現(xiàn)油位偏低應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充。若發(fā)現(xiàn)油色明顯變深發(fā)黑時(shí)，應(yīng)考慮進(jìn)行油質(zhì)檢驗(yàn)，并加強(qiáng)機(jī)組的運(yùn)行監(jiān)視。遇有濾清器堵塞報(bào)警時(shí)應(yīng)及時(shí)檢查處理，在更換濾。芯時(shí)應(yīng)徹底清洗濾清器內(nèi)部，有條件最好將濾清器總成拆下在車間進(jìn)行清洗、檢查。安裝濾清器外殼時(shí)應(yīng)注意對(duì)正螺紋，均勻用力，避免操作螺紋和密封圈。

3.3取樣

⑴停機(jī)10分鐘內(nèi)油溫在40度以上自排油口取出油樣0.5升。⑵避免停機(jī)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，油內(nèi)雜質(zhì)產(chǎn)生沉淀，造成油樣不準(zhǔn)確。⑶記錄：發(fā)電量/運(yùn)行時(shí)間/取樣時(shí)油溫/編號(hào)

3.5定期保養(yǎng)維護(hù)

風(fēng)電機(jī)組定期保養(yǎng)維護(hù)內(nèi)容主要包括：齒輪箱連接螺栓的力矩檢查、齒輪嚙合及齒面磨損情況檢查、傳感器功能測(cè)試、潤(rùn)滑及散熱系統(tǒng)功能檢查、定期更換齒輪油濾清器，油樣采集等。

4齒輪箱運(yùn)行過(guò)程中常見(jiàn)故障的處理

4.1 齒輪油泵過(guò)載

常見(jiàn)故障原因：齒輪油泵過(guò)載多發(fā)生在冬季低溫氣象條件之下，當(dāng)風(fēng)電機(jī)組故障長(zhǎng)期停機(jī)后齒輪箱溫度下降較多，齒輪油粘度增加，造成油泵啟動(dòng)時(shí)負(fù)載較重，導(dǎo)致油泵電機(jī)過(guò)載。

處理辦法：出現(xiàn)該故障后應(yīng)使機(jī)組處于待機(jī)狀態(tài)下逐步加熱齒輪油至正常值后再啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，避免強(qiáng)制啟動(dòng)風(fēng)電機(jī)組，以免因齒輪油粘度較大造成潤(rùn)滑不良，損壞齒面或軸承以及潤(rùn)滑系統(tǒng)的其它部件。

注意事項(xiàng)：新疆風(fēng)電廠發(fā)生過(guò)冬季低溫工況下，直接啟動(dòng)故障停機(jī)多日的機(jī)組，因齒輪油溫度偏低，粘度增大，使?jié)櫥到y(tǒng)工作壓力升高，波動(dòng)較大，導(dǎo)致濾清器密封圈損壞，齒輪油外泄。

4.2 齒輪油溫度過(guò)高

常見(jiàn)故障原因：齒輪油溫度過(guò)高一般是因?yàn)轱L(fēng)電機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間處于滿發(fā)狀態(tài)，潤(rùn)滑油因齒輪箱發(fā)熱而溫度上升超過(guò)正常值。處理方法：出現(xiàn)溫度接近齒輪箱工作溫度上限的現(xiàn)象時(shí)，可敞開(kāi)塔架大門，增強(qiáng)通風(fēng)降低機(jī)艙溫度，改善齒輪箱工作環(huán)境溫度。若發(fā)生溫度過(guò)高導(dǎo)致的停機(jī)，不應(yīng)進(jìn)行人工干預(yù)，使機(jī)組自行循環(huán)散熱至正常值后啟動(dòng)。有條件時(shí)應(yīng)觀察齒輪箱溫度變化過(guò)程是否正常、連續(xù)，以判斷溫度傳感器工作是否正常。根據(jù)已有風(fēng)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)常觀察齒輪箱油溫變化，可在一定程度上預(yù)知齒輪箱的潛在故障，以便及早發(fā)現(xiàn)，及時(shí)處理，以防止事故擴(kuò)大。

4.3低溫時(shí)，應(yīng)考慮妥善的加熱方法，以及良好的散熱系統(tǒng)。

4.4應(yīng)不斷檢查潤(rùn)滑部位是否充分得到潤(rùn)滑，以及潤(rùn)滑劑是否有雜質(zhì)，是否已經(jīng)失效。更新潤(rùn)滑油時(shí)，廠家提供的油品純度（清潔度）不能滿足風(fēng)機(jī)齒輪箱的清潔度要求，應(yīng)用過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾后，再注入齒輪箱。

5小結(jié)：

齒輪箱在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中有很重要的作用，所以要加強(qiáng)對(duì)齒輪箱的運(yùn)行管理及日常維護(hù)，把故障消滅在萌芽狀態(tài)，從而提高風(fēng)電機(jī)組的可靠率及降低發(fā)電成本，也大大地減少了維護(hù)成本。