风电行星齿轮箱

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风电机组齿轮箱常见故障及防护措施

第30卷第10期2023年10月仪器仪表用户INSTRUMENTATIONVol.302023 No.10风电机组齿轮箱常见故障及防护措施郭阿童（国电电力湖南新能源开发有限公司，长沙 410000）摘要：齿轮箱是风电机组中的重要部件，由于风电场环境影响，加上运行维护不当，导致齿轮箱故障发生率比较高，影响机组的安全运行。

为了降低齿轮箱故障发生率，在总结几种常见故障的基础上，提出相应的防护措施。

通过加强对齿轮箱的日常运行维护，应用监测技术监控齿轮箱重要设备部件的运行状态，并建立齿轮箱管理档案，实现对齿轮箱运行的全过程管理，能大大降低其故障发生率。

因此，风电机组齿轮箱运行维护要遵循预防为主、防治结合的原则，科学制定防护措施，提高运行管理水平，降低故障发生率及维护成本，提高风电场经济效益。

关键词：风电机组；齿轮箱；常见故障中图分类号：TM614 文献标志码：AWind Turbine Gearbox Common Faults and Protection MeasuresGuo A tong（Hunan New Energy Development Co., Ltd., Changsha, 410000,China ）Abstract：Gearbox is an important component of wind turbine. Due to the influence of wind farm environment and improperoperation and maintenance, the gearbox fault rate is high, affecting the safe operation of the unit. In order to reduce the occurrence rate of gearbox fault, on the basis of summing up several common faults, the corresponding protective measures are put forward. Through strengthening the daily operation and maintenance of the gearbox, monitoring technology is applied to monitor the run-ning status of the important equipment parts of the gearbox, and the management files of the gearbox are established to realize the whole process management of the gearbox operation, can greatly reduce its failure rate. Therefore, the operation and maintenance of wind turbine gearbox should follow the principle of prevention-oriented and combination of prevention and control, formulate protective measures scientifically, improve the level of operation and management, and reduce the failure rate and maintenance cost, improve the economic benefits of wind farms.Key words：wind turbine ；gear box ；common faults收稿日期：2023-06-29作者简介：郭阿童（1993-），男，湖南监利市人，本科，助理工程师，研究方向：风力发电。

风电齿轮箱(增速机)基础知识简介

（二）效率
齿轮箱的效率可通过功率损失计算或在试验中实测得到。功率损失主要包括齿轮啮合、轴承摩擦、润滑油飞溅和搅拌损失、风阻损失、其他机件阻尼等。齿轮箱的效率在不同的工况下是不一致的。风力发电齿轮箱的专业标准要求齿轮箱的机械效率应大于97%，是指在标准条件下应达到的指标。
（三）噪声级
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风电增速机基础知识简介
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一、概述
风力发电机组中的齿轮箱是一个重要的机械部件，其主要功用是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速。通常风轮的转速很低，远达不到发电机发电所要求的转速，必须通过齿轮箱齿轮副的增速作用来实现，故也将齿轮箱称之为增速箱。不同形式的风力发电机组有不一样的要求，齿轮箱的布置形式以及结构也因此而异。在风电界水平轴风力发电机组用固定平行轴和行星齿轮传动最为常见。
二、齿轮箱的分类
风力发电机组齿轮箱的种类很多，按照传统类型可分为圆柱齿轮增速箱、行星增速箱以及它们互相组合起来的齿轮箱；按照传动的级数可分为单级和多级齿轮箱；按照转动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式以及混合式等等。
三、设计要求
设计必须保证在满足可靠性和预期寿命的前提下，使结构简化并且重量最轻。通常采用CAD优化设计，排定最佳传动方案，选用合理的设计参数，选择稳定可靠的构件和具有良好力学特性以及在环境极端温差下仍然保持稳定的材料，等等。
设计要求
• • • • 设计载荷效率噪声级可靠性
（一）设计载荷
• 齿轮箱作为传递动力的部件，在运行期间同时承受动、静载荷。 • 其动载荷部分取决于风轮、发电机的特性和传动轴、联轴器的质量、刚度、阻尼值以及发电机的外部工作条件。 • 风力发电机组载荷谱是齿轮箱设计计算的基础。载荷谱可通过实测得到，也可以按照JB/T10300 标准计算确定。当按照实测载荷谱计算时，齿轮箱使用系数KA=1。当无法得到载荷谱时，对于三叶片风力发电机组取KA=1.3。

风电齿轮箱介绍

②、点蚀：在齿面啮合处，由于循环交变应力长期作用，当应力超过材料的接触疲劳极限，经过一定应力循环次数后，先在节线附近的齿轮表面产生细微的疲劳裂纹,扩展后将导致小块金属剥落，产生齿面点蚀。
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风电齿轮箱介绍
2、齿轮失效的主要形式
③、剥落：点蚀扩展
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风电齿轮箱介绍
2、齿轮失效的主要形式
④、胶合：局部温升、重载，润滑不够
②、油压低
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风电齿轮箱介绍
谢谢！
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风电齿轮箱介绍
2、齿轮失效的主要形式
①、断裂：热处理不到位，偏载、过载、严重冲击 ②、点蚀：表面裂纹扩张、磨粒、剥落 ③、磨损：金属微粒、灰尘、润滑 ④、胶合：局部升温及重载、润滑不足
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风电齿轮箱介绍
2、齿轮失效的主要形式
①、断裂：热处理不到位，偏载、过载、严重冲击
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风电齿轮箱介绍
2、齿轮失效的主要形式
④、规范取油样的重要性
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风电齿轮箱介绍
二、齿轮箱运维： 1、运维
⑤、齿面、轴承磨损分级：
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风电齿轮箱介绍
二、齿轮箱运维： 1、故障消缺
①、误报油位低（老式南高齿、重齿）
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风电齿轮箱介绍
二、齿轮箱运维： 1、故障消缺
②、油温高/油温功率减小
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风电齿轮箱介绍
二、齿轮箱运维： 1、故障消缺
①、螺栓及弹性支撑清理） ②、空气过滤器 ③、润滑冷却系统（彻底
④、取油样（必须按要求）
⑤、齿面、轴承检查
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风电齿轮箱介绍
二、齿轮箱运维： 1、运维
②、空滤（堵头或胶条是否取下）
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风力发电机组齿轮箱故障分析及检修讲解

风力发电机组齿轮箱故障分析及检修
一、风力发电机组齿轮箱简单介绍二、常见一般故障的处理三、常见齿轮箱大修故障分析四、风电齿轮箱的使用、维护和检查
一、风力发电机组齿轮箱简单介绍
（一）、风力发电机组中的齿轮箱是一个重要的机械部件，其主要作用是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速。使齿轮箱的增速来达到发电机发电的要求。（二）、认识齿轮箱从铭牌开始
2、由温控阀控制大小循环。从图中可以看出它有此齿轮箱只有一个双速电机控制齿轮油冷却循环系统，在Vestas600kW Hansen与Valmet的齿轮箱上在三轴轴端装配了一个与三轴同步的齿轮油泵，当风力机启动并网后齿轮油泵达到额定转速开始工作。在温控阀的作用下齿轮油循环，当油温达到 45度时温控阀慢慢开启，冷却电机在低带状态下运行，此时大小循环同时存在。当油温达到55度时，大循环开启，冷却电机在高速下运行。此时齿轮油的压力在压力阀的控制下运行在 0.5bar(+_0.2bar)的范围内，保证有一定的压力向齿轮啮合面与轴承喷射齿轮油。当温度下降时，冷却电机先向低速降速，同时温控阀也在向小循环过渡。当风力机停机后齿轮油循环停止。这样的系统非常智能化，比较节能。
每一台齿轮箱都会有一个铭牌，铭牌就是它的身份。从右下图可以看出它的生产厂家、生产地、传动比、出厂序列号、型号、功率、输入输出转速、齿轮油粘度指标、齿轮油质量、齿轮箱重量右上图是齿轮箱选用的油类型，加油量、加油时间
（三）、几种常见的风力机齿轮箱内部结构
一级行星两级平行轴斜齿，齿轮箱分两个部分，行星齿箱部分与斜齿箱部分。箱体特点：体积小，传递功率大，运行平稳，加工困难。这样的齿轮箱有 Vestas600kW Hansen箱体， NegMicon750kW Flender箱体。

风电齿轮箱结构原理及维护知识

一、齿轮箱基本认识
3、风电齿轮箱的轴承
轴承分类：按载荷方向：向心轴承、推力轴承按滚动体形态：球轴承滚子轴承：圆柱滚子圆锥滚子球面滚子滚针
一、齿轮箱基本认识 3、风电齿轮箱的轴承
风电齿轮箱轴承主要类型满圆柱滚子轴承；圆柱滚子轴承；调心滚子轴承；圆锥滚子轴承；四点接触球轴承；
一、齿轮箱基本认识
一、齿轮箱基本认识
1、风电齿轮箱的结构 3）单级行星（半直驱）目前我公司有的型号： FLD1500F
一、齿轮箱基本认识
1.1、风电齿轮箱的结构
4）两级行星目前我公司有的型号： FLW3000J FLW3000C
一、齿轮箱基本认识
1.1、风电齿轮箱的结构
5）renk 目前我公司有的型号： FLA800 FLC750 该结构常见于Renk系列，重点在于齿圈输入，行星轮轴通过轴承连接到箱体上，该结构的好处就是行星齿轮上轴承外圈与箱体连接，改进了轴承工作环境，增加了轴承的使用寿命；但不足是该结构加工精度和装配要求高
3、风电齿轮箱的轴承
风电齿轮箱轴承主要类型圆柱滚子轴承：
圆柱滚子与滚道为线接触轴承。负荷能力大，主要承受径向负荷。滚动体与套圈挡边摩擦小，适于高速旋转。根据套圈有无挡边，可以分有NU、NJ 、NUP、N、NF等单列轴承，及NNU、NN等双列轴承。该轴承是内圈、外圈可分离的结构。内圈或外圈无挡边的圆柱滚子轴承，其内圈和外圈可以向轴向作相对移动，所以可以作为自由端轴承使用。在内圈和外圈的某一侧有双挡边，另一侧的套圈有单个挡边的圆柱滚子轴承，可以承受一定程度的一个方向轴向负荷
一、齿轮箱基本认识 2、风电齿轮箱的齿轮基础
齿轮失效的主要形式： 3、胶合：局部升温+重载、润滑不够、油变质

风电齿轮箱介绍

行星轮系和差动轮系统称为周转轮系 [一个周转轮系由三类构件组成：一个系杆（行星架）、一个或几个行星轮（目前主要为三个行星轮，部分载荷大的为四个行星轮，带柔性销的可具有更多的行星轮）、一个或几个与行星轮相啮合的中心轮（目前主要为两个，一个太阳轮，一个齿圈）]
行星轮系中，两个中心轮有一个固定（目前常见的为齿圈固定）；差动轮系中，两个中心轮都可以动。目前国内外常见的风电齿轮箱主要为行星轮系结构，但也有部分厂家选用的为差动轮系。因此本文主要介绍的是行星轮系结构。
行星轮系相对平行轴系的优点：结构紧凑、体积小、质量小、承载能力大、噪音小等；行星轮系相对平行轴系的缺点：结构复杂、加工要求高、装配要求高等。
2020/5/4
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一级行星两级平行结构
该种结构主要用于2MW以及2MW以下功率的风电齿轮箱，用一组平行级代替行星级，可靠性高，但体积与重量大
2020/5/4
2020/5/4
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齿轮箱铭牌
2020/5/4
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行星级
某1.5MW齿轮箱装配图
高速级
2020/5/4
中间级
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风电齿轮箱结构详细描述
行星级
收缩盘
扭力臂喷油环
行星架
行星架叶片侧轴承
行星架透盖
2020/5/4
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箱体齿圈行星轮销轴行星轮轴承行星架电机侧轴承喷油环太阳轮
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中广核桥六第二风电场
2017年8月25日
风电齿轮箱简介
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风力发电机结构图
双馈式风机
2020/5/4
永磁直驱式风机
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风电主齿轮箱结构
齿轮箱结构：

风电齿轮箱行星轮滑动轴承油膜特性分析

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风电机组齿轮箱介绍

风电机组齿轮箱介绍一、什么是风电机组齿轮箱？风电机组齿轮箱是风力发电设备中的关键部件之一，用于将风轮旋转的动能传递给发电机，从而产生电能。

它通常由多个齿轮组成，通过精确的传动比例来提高风轮转速，并将其转化为适合发电机工作的转速。

二、风电机组齿轮箱的结构风电机组齿轮箱由外壳、轴、齿轮、轴承和润滑系统等组成。

2.1 外壳外壳是齿轮箱的保护壳体，具有良好的密封性能和机械强度。

其结构通常由上、下两部分组成，方便维护和齿轮更换。

2.2 轴齿轮箱中的轴承负责承受齿轮和旋转部件的载荷，并确保它们平稳运行。

轴通常由高强度合金钢制成，具有较高的刚度和耐磨性。

2.3 齿轮齿轮是风电机组齿轮箱的核心部件，它们通过齿轮传动实现能量转换和传递。

常见的齿轮有斜齿轮、圆柱齿轮和行星齿轮等。

齿轮的优质材料和精确加工能够提高传动效率和耐久性。

2.4 轴承轴承是支撑齿轮箱内齿轮和转动部件的重要组成部分。

它们能够减少摩擦和磨损，并确保齿轮箱平稳运转。

常见的轴承类型包括滚动轴承和滑动轴承。

2.5 润滑系统润滑系统负责为齿轮箱提供足够的润滑油，并对齿轮和轴承进行冷却和保护。

良好的润滑系统能够降低齿轮箱的摩擦和磨损，延长使用寿命。

三、风电机组齿轮箱的工作原理风电机组齿轮箱采用齿轮传动的方式将风轮的旋转动能传递给发电机。

1.风轮旋转驱动主轴旋转；2.主轴通过第一级齿轮传动将低速大扭矩的运动转化为高速小扭矩的运动；3.高速轴通过第二级齿轮传动将高速小扭矩的运动转化为低速大扭矩的运动；4.最后，低速轴将此运动传递给发电机，发电机产生电能。

四、风电机组齿轮箱的维护与故障排除为保证风电机组齿轮箱的正常运行，需要进行定期的维护与故障排除。

4.1 维护•定期更换润滑油，并清洗润滑系统；•检查齿轮和轴承的磨损情况，及时更换或修复；•检查外壳密封性能，确保齿轮箱内部的油液不泄漏；•定期检查齿轮箱的整体结构，排查潜在故障。

4.2 故障排除•齿轮断裂：检查齿轮材料和制造工艺，确认是否需要更换更坚固的齿轮；•轴承失效：检查轴承润滑情况，并及时更换损坏的轴承；•润滑系统故障：检查润滑系统的油泵、油管和过滤器等，确保润滑油畅通无阻；•外壳磨损：定期检查外壳磨损情况，如有需要及时更换。

浅谈风电系统传动部分主轴、齿轮箱和联轴器

浅谈风电系统传动部分主轴、齿轮箱和联轴器摘要：风机主轴与齿轮箱、联轴器是一台风机传动系统中不可或缺的重要组成。

风机叶片随风转动时产生机械能，通过主轴转化给齿轮箱，再通过弹性联轴器传递到发电机。

关键词：风力发电传动结构常见故障应用风电机组主要由以下部件组成：风机叶片、轮毂、风机制动系统、偏航系统、发电机、变频器和变桨系统、控制系统等。

其中，传动系统组成较为复杂，其主要部件齿轮箱由于齿轮啮合长时间在恶劣环境下运转，出现故障的频率相对较高。

图1为风力发电机传动系统示意图。

图1 风力发电机传动系统1.传动系统结构传动系统将风叶旋转的机械能转给发电机，在发电机组（双馈发电机和直驱发电机）中转换为电能，并把风轮转动产生的载荷给塔架。

传动系统［1］主要由主轴部件、齿轮箱、联轴器等组成。

1.主轴部件风电机组中，主轴的一个主要作用是将风机叶轮因旋转摆动传递过来负载的作用，转换机械能传给风机齿轮箱，并将其余力矩传给塔架等。

主轴为低速旋转轴，在风电机组中有重要作用。

主轴由以下部分组成：支撑座，防护罩、密封系统，润滑系统、风叶锁紧销等部分组成。

1.齿轮箱齿轮箱设计时要求保证能够构造简便并且减轻质量。

根据各厂家风电机组要求，优化设计选项，合理采用相关参数、齿形设计，从而选择处一套最佳解决方案。

稳定可靠的齿轮箱部件需有良好的力学特征和在各种环境、温度下保持正常运行减少维护损失的能力，还有设计好相应的自动润滑系统、温度探测系统、冷却控制系统和监控系统以及需和不同风机厂家、不通风机类型的主控程序PLC能测试合格，这些都是制造一款合格齿轮箱的关键技术。

风机中齿轮箱［2］用于提高叶轮转换机械能的转速与发电机匹配。

风机一般可分为无齿轮箱直驱式和有齿轮箱增速两种。

在我国带有增速齿轮箱的风电机型较多是主流。

我国风机齿轮箱［3］主要由两种：一级行星两级平行轴、两级行星一级平行轴。

图2为上述两种主要形式的齿轮箱结构示意图。

a）一级行星+两级平行齿轮箱结构示意图1-转臂，2-太阳轴，3-中间轴，4-高速轴b）两级行星+一级平行齿轮箱结构示意图1-第一行星级转臂，2-第二行星级转臂，3-第二行星级太阳轴，4-高速轴图3两种主要形式的齿轮箱结构示意图风电机组传动系统最易出现故障的部位是齿轮箱［4］，由于齿轮箱内齿轮相互配合，在长期运行过程中，出现故障的频率相对较高。

明阳半直驱齿轮箱结构

明阳半直驱齿轮箱结构
明阳智能的MySE风力发电机组采用的是超紧凑半直驱技术路线，这种技术结合了直驱与双馈两种技术的优点。

其传动链结构主要由两级传动齿轮箱和中速永磁发电机构成。

半直驱的二级齿轮箱：明阳的半直驱风机齿轮箱是用二级行星轮结构，轴承数量约为15-20个左右。

资料来源：《集成式半直驱风电齿轮箱结构设计》
半直驱齿轮箱结构设计示意图：
半直驱风电齿轮箱采用两级行星传动，齿轮箱后箱体与电机箱体集成，一级行星架作为输入端，二级太阳轮作为输出端和电机输入端，从而实现风电增速齿轮箱与电机集成一体。

行星传动具有传动效率高，体积小，重量轻的优点，本齿轮箱采用两级NGW行星传动，选择太阳轮为浮动件，速比为21.5，传动原理如图1。

行星齿轮传动由于有多对齿轮同时参与啮合，行星轮系各齿轮齿数必须满足一定的几何条件[4-6]：
①为了保证正确的啮合，各对啮合齿轮之间的中心距必须相等：
②保证3个均布的行星轮相互间不发生干涉，即满足邻接条件：
③保证各行星轮能均布地安装于两中心齿轮之间，并且与两个中心轮啮合良好，没有错位现象，即满足装配条件：
c为整数。

行星轮结构齿轮箱示意图，二级行星轮系就是由两个行星轮系串联组成结构形式图。

风电主齿轮箱的装配工艺流程简介

风电主齿轮箱的装配工艺流程简介装配，顾名思义，就是按照设计图纸中要求，通过一系列的控制措施，结合各个组件的关键特性，将机械零件部件组装起来，实现机械设备的功能。

风电主齿轮箱作为整个风机传动链的重要组成部分，是精密的传动设备，其对零部件的原材料、加工精度、热处理，配件的质量，都有着非常严苛的要求。

作为齿轮箱的最后一道环节，齿轮箱的使用性能，一定程度上取决于装配工艺的控制；制定合理的、有效的装配工艺流程，是齿轮箱生产过程的重要环节，是能够决定整机性能能否发挥的关键。

装配工艺本身是一项复杂又细致的工作，要保证不能漏装、错装，并有正确、合理的安装方法，因为即使是高质量的零件，若装配不当，轻则达不到机械的运行性能，重则造成机械或人身事故。

因此，必须严格控制装配工艺的流程：研究齿轮箱装配图、零件部件组装技术要求，以及验收技术条件；确定装配工艺方法与顺序，划分工艺单元和涉及的工艺设备；编制工艺文件，制定相应的控制规范。

我司生产的风电主齿轮箱，结构上主要包括一级行星两级平行结构、两级行星一级平行结构、两级行星一级平行（主轴内置型）结构、两级行星一级平行（法兰连接型）结构等。

现以常见的一种1.5MW机型的一级行星两级平行结构为例，对其装配工艺流程进行介绍：零件清洗为确保风电齿轮箱装配质量，达到清洁度要求，装配之前的零件都需要按照物流线路投放到指定区域进行清理和清洗。

清理的目的是去除零件上的翻边、毛刺、锈斑以及铁屑，并对零件的表面质量和加工质量进行核查，不让问题零件进入装配；清洗的目的是去除零件上的油污、浮灰及其它残留物，并使零件清洗后具有短期的防锈能力。

清洗是装配的重要准备工序，是控制齿轮箱清洁度的源头，清洗后的零件不得直接放到地面上，必须放在干净的运转架上，并用防尘罩或塑料薄膜等遮盖防尘。

在清洗以及运转过程中要做好零件保护工作，规范摆放，避免磕碰拉毛。

部装（高速级部装、低速级、行星级部装）按照设计图纸要求，合理安排部装中零件的安装顺序，将各级部装分别组装为各自的单元；总装（平行级装配、配轴向间隙、检查侧隙和合箱、配装透盖、总装合箱、外部件装配）组装各个部装轴系，将平行级的三个轴系与上下箱体合箱，根据齿轮箱结构配置轴承的轴向间隙，检查齿轮副的侧隙，安装各级密封透盖，组装行星级，安装管轴和透盖；平行级装配配轴向间隙行星级总装吊装扭力臂安装管轴及透盖往左滑，查看更多根据齿轮箱投装明细，核对齿轮箱外部零件，安装至齿轮箱外部；冲洗加载试验模拟机舱内齿轮箱运行条件，建立加载试验台位，齿轮箱负荷运行,运行过程中对油液、振动、噪音等，按照试车大纲要求进行检测；内窥镜检查齿轮箱加载试验过程中和结束后，需要对齿轮箱内部主要零件进行内窥镜检查，随时关注齿轮箱内部运行状况，主要检查齿轮件啮合吃色和轴承运行状况；油漆主齿轮箱装配完成后，需要对齿轮箱本身进行防腐防锈处理，除加工安装面外，其余裸露毛坯面需要进行油漆处理，按照目前风电行业的防腐防锈等级进行油漆。

一级行星加俩级定轴传动的风电齿轮箱

一级行星两级平行轴齿轮传动的风电增速箱常见的兆瓦级风力发电机组增速箱，由一级行星齿轮和两级平行轴齿轮传动组成，是一种典型的传动装置。

齿轮箱利用其前箱盖上的两个突缘孔内的弹性套支撑在支架上。

齿轮箱低速级的行星架通过涨紧套与机组的大轴连接，三个一组的行星轮将动力传至太阳轮，再通过内齿联轴节传至位于后箱体内的第一级平行轴齿轮，再经过第二级平行轴齿轮传至高速级的输出轴，通过柔性联轴节与发电机相联。

齿轮箱输出轴端装有制动法兰供安装系统制动器用。

此外，为了保护齿轮箱免受极端负荷的破坏，中间传动轴上还装有安全保护装置。

一、设计要求齿轮箱作为传递动力的部件，在运行期间同时承受动、静载荷。

其动载荷部分取决于风轮、发电机的特性和传动轴、联轴器的质量、刚度、阻尼值以及发电机的外部工作条件。

为此要建立整个机组的动态仿真模型，对启动、运行、空转、停机、正常启动和紧急制动等各种工况进行模拟，针对不同的机型得出相应的动态功率曲线，利用专用的设计软件进行分析计算，求出零部件的设计载荷，并以此为依据，对齿轮箱主要零部件作强度计算。

风力发电机组载荷谱是齿轮箱设计计算的基础。

载荷谱可通过实测得到，也可以按照有关标准计算确定。

国际上通行的标准和《风力机组认证规范》有相应的章节给出载荷谱计算公式，对风力发电机组气动载荷谱分析计算作了详尽的讲解。

这些资料都可用作设计计算的参考。

我国于2003年9月颁布了GB/T 19073-2003 《风力发电机组齿轮箱》标准，规定了风轮扫掠面积大于或等于40 m2的风力发电机组增速齿轮箱的技术要求、试验方法、检验规定和标志、包装、运输、贮存等要求。

国际标准化组织颁布相应的国际标准ISO 81400- 4：2005 ，基本上等同于美国风能协会（AWEA）和美国齿轮协会（AGMA）制订的美国国家标准ANSI/AGMA/AWEA6006-A03 “Standard for Design and Specification of Gearbox for Wind Turbines”，对40kW – 2 MW 的风力发电机组增速齿轮箱的设计制造和应用作了具体的规定。

风机齿轮箱介绍课件

行星轮系介绍
该种结构主要用于 2MW 以及 2MW 以下功率的风电齿轮箱，用一组平行级代替行星级，可靠性高，但体积与重量大
一级行星两级平行结构
该种结构主要用于 2.5MW 以上功率的齿轮箱，承载能力强，体积小，重量轻，直径小但横向长。部分 2MW 以下齿轮箱也采用了该种结构
两级行星一级平行结构

润滑油主要技术指标
风电齿轮箱润滑油常规检测项目

外观、粘度、总酸值、水份、金属元素分析、 PQ 磨损指数、磨粒铁谱分析、清洁度等。

目前风电行业推荐的润滑油更换周期是三年。
润滑油清洁度

依据 ISO4406 标准，对风电齿轮箱润滑油进行检测，检测有在线检测和离线检测两种方式，采集油样点为过滤器之前（此时的油样为油池油样）。风电齿轮箱润滑油清洁度要求：至少为 ISO 4406 15/12 ，具体指标见下图。
下图中与润滑油清洁度等级对应的数字为每毫升油液中所含的颗粒数（上限）。
内窥检查结构

一级行星两级平行级 a 、扭力臂 b 、箱体
扭力臂
主要观察行星级，包括齿圈，行星轮，太阳轮以及行星轮轴承
齿轮箱铭牌

6 、重量 ------------- 一般指齿轮箱出厂前的重量，不含润滑油，可能含收缩盘（如果发货时不含收缩盘，显示的重量则不含收缩盘）； 7 、润滑油型号 --- 推荐的润滑油牌号，只有设计认可的润滑油才允许使用；同时，也是齿轮箱出厂前试验所用的润滑油牌号，更换其他允许的润滑油须经过一系列清洗； 8 、润滑油量 ------ 齿轮箱设计的润滑油量，能够满足齿轮箱正常运行。 9 、序列号 ---------- 齿轮箱唯一的编号，通过编号可以查到齿轮箱制造过程的数据； 10 、生产日期 ----- 齿轮箱的制造日期

风电机组齿轮箱磨损案例分析

风电机组齿轮箱磨损案例分析风电机组齿轮箱作为传动机构，对风力发电起着极其重要的作用。

通过油液监测技术可以监控风电机组齿轮箱的润滑状态和磨损状态，之后通过内窥镜检查验证该齿轮箱的磨损程度。

油液监测技术通过对风电机组设备摩擦副的润滑状态和磨损状态进行定期跟踪监控，可以有效地评判在用润滑油的性能状况和预防设备磨损故障隐患[1]。

工业内窥镜检查是预警式维护，对维修时间的推断是非常有效的，将其和油液监测相结合更直观了解设备内部磨损情况，为设备维修提供决策支持。

1风电机组齿轮箱结构及工作原理1.1结构组成一般的双馈型风电机组齿轮箱采用一级行星二级平行结构，主体结构包括法兰，中箱体，后箱体和输出齿轮；变速机构包括第1～4级齿轮、行星轮和太阳轮。

1.2工作原理风轮叶片在风的作用下带动主轴转动，扭转的主轴（低速轴）传递风轮扭矩到齿轮箱的一级行星齿轮，一级行星齿轮通过二级平行轴齿轮传递扭转，使低转速大扭矩载荷转化为高转速低扭矩载荷，便于发电机的吸收；最后电机轴（高速轴）上的扭矩通过切割电磁形成电能，完成风能→机械能→电能的转化[2]。

2油液监测诊断标准风电机组齿轮箱起增速作用，运行时载荷多变，易发生故障，通过油液监测技术监控机组齿轮箱磨损状态；油液监测分析诊断结论一般分为3个等级，分别为正常、注意和报警。

（1）“正常”是指在用润滑油各项指标均在标准规定的正常值范围内，可以满足设备润滑要求，且设备润滑、磨损状态均良好。

（2）“注意”是指在用润滑油一项或多项指标超出正常值范围、油品不能完全满足设备润滑要求，设备润滑、磨损状态可能存在故障隐患，宜引起现场关注，并要求现场在必要时采取取样复检、加强巡视等措施。

（3）“报警”是指在用润滑油一项或多项指标经连续多次检测值均在标准规定的报警值范围内，油品劣化明显，已无法满足设备润滑要求。

设备运行存在故障隐患，需采取更换润滑油、部件检修等维护措施。

为避免取样不规范等干扰因素影响判别结论的准确性，对于首次检测到“报警”值的样品，一般应至少取样复检一次再进行确认（排除取样环节可能的干扰因素），报告给出复检结论后应在一个月内完成取样复检。

风电齿轮箱调试与维护

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合的齿轮箱。
03 风电齿轮箱维护策略
定期检查与保养计划
01
制定详细的定期检查计划，包括检查周期、检查项目、检查方法等。
02
03
04
对齿轮箱的油位、油温、油压等关键参数进行定期检查，并记录相关数据。
定期对齿轮箱的紧固件、密封件等进行检查，确保其处于良好状态。
根据齿轮箱的运行情况，制定相应的保养计划，包括换油、清洗、更换滤芯等。
02
对应急预案进行定期演练和评估，确保其有效性和可操作性。
在发生紧急情况时，迅速启动应急预案，组织人员进行现场处置和救援。
03
对事故进行调查和分析，总结经验教训，完善应急预案和防范措
施。
04
06 风电齿轮箱发展趋势及展望
技术创新方向探讨
1 2
高效率与低噪音技术
通过优化齿轮设计、提高制造精度和采用新材料等手段，提高风电齿轮箱的传动效率，降低噪音水平。
识别潜在的危险源，如高速旋转的齿轮、高温润滑油等。
对危险源进行风险评估，制定相应的控制措施，如设置安全防护装置、使用耐高温润滑油等。
定期对危险源进行检查和监测，确保其处于受控状态。
加强员工安全培训，提高员工对危险源的识别和应对能力。
应急预案制定与实施
01
针对可能发生的紧急情况，制定应急预案，包括应急组织、通讯联络、现场处置等方面。
02 风电齿轮箱调试流程
调试前准备工作
检查齿轮箱外观
检查内部清洁度
检查润滑系统
准备调试工具
确认齿轮箱表面无损伤、无渗漏，紧固件齐全、
无松动。

风电机组齿轮箱介绍

风电机组齿轮箱介绍一、背景介绍风力发电是一种清洁能源，近年来得到了广泛的关注和应用。

而风电机组作为风力发电的核心设备之一，其齿轮箱作为传动装置，承担着将风轮旋转产生的动能转化为电能的重要任务。

因此，齿轮箱的性能和可靠性对于整个风电机组的运行稳定性和经济效益具有至关重要的影响。

二、齿轮箱基本结构齿轮箱是由输入轴、输出轴、油泵系统、润滑系统、冷却系统等组成，其中最主要的部分是由齿轮副组成。

通常情况下，齿轮箱采用多级斜齿轮传动结构或行星式减速器结构。

在多级斜齿轮传动结构中，输入端与输出端均采用斜齿轮副实现传动，在行星式减速器结构中，则采用行星架与内外啮合行星齿轮实现传动。

三、齿轮材料选择由于风力发电场所处环境恶劣，风电机组长期工作在高温、低温、高湿度和强风等恶劣环境下，因此齿轮箱的材料选择至关重要。

目前，常用的齿轮材料包括合金钢、低碳合金钢、铸铁等。

其中，合金钢具有高强度、高硬度、高耐磨性和耐腐蚀性能好等优点，但是其成本较高；低碳合金钢则具有良好的可焊性和耐磨性，但是其强度和硬度相对较低；铸铁则具有成本低、加工性好等优点，但是其强度和硬度较差。

因此，在实际应用中需要根据不同情况选择不同的齿轮材料。

四、齿轮箱润滑系统齿轮箱润滑系统主要由油泵系统和润滑油路组成。

油泵系统主要负责将润滑油从储油罐中抽取并送到齿轮箱内部进行润滑；而润滑油路则负责将润滑油分配到各个部位进行润滑。

在实际应用中，通常采用循环式润滑系统或者静压式润滑系统。

循环式润滑系统的优点是结构简单、成本低，但是其润滑效果相对较差；而静压式润滑系统则具有润滑效果好、噪音小等优点，但是其结构复杂、成本较高。

五、齿轮箱故障原因及处理方法在实际使用中，齿轮箱可能会出现以下故障：齿轮损伤、轴承损坏、油泵故障等。

其中，齿轮损伤是最常见的故障之一，其原因主要有：过载、疲劳、腐蚀等。

处理方法包括更换齿轮副或者进行修复加固；而轴承损坏的原因主要有：过载、磨损等。

处理方法包括更换轴承或者进行修复加固；油泵故障的原因主要有：堵塞、漏油等。

大型风力发电机组齿轮箱常见结构分析-PPT精品文档

分析
• 行星架输入两级行星一级平行（扭转臂式）
风电齿轮箱
• 行星架输入两级行星一级平行（扭转臂式）该形式齿轮箱为最常见类型，扭转臂与风力发电机底盘通过弹性支撑连接。该结构紧凑、弹性支承使齿轮箱整体有一定柔性，不足之处是行星轮轴上轴承要求高，容易失效
风电齿轮箱
• 行星架输入两级行星一级平行（联接法兰式）
风力发电机组齿轮箱结构形式比较分析
风电齿轮箱模型计算分析
设计design
载荷谱load
功率流power
齿轮分析gear
轴承分析bear
系统变形system
主要评审内容
齿轮静强度行星轮系均载分析齿轮齿根弯曲疲劳强度校核齿轮齿面接触疲劳强度度校核轴的静强度校核轴的疲劳强度校核轴承载荷及寿命校核重要零部件有限元分析
风电齿轮箱
• 行星架输入两级行星一级平行（联接法兰式）该结构形式的齿轮箱与常用齿轮箱区别在于齿轮箱前端盖与机组底盘连接形式，法兰螺栓连接的方式与扭转臂连接方式相比，刚度要高，柔性要差，但该结构可以减轻底盘振动对齿轮箱内部轴承与齿轮啮合的影响
风电齿轮箱
• 齿圈输入两级行星一级平行
风电齿轮箱
• 齿圈输入两级行星一级平行该结构常见于Renk系列，重点在于齿圈输入，行星轮轴通过轴承连接到箱体上，该结构的好处就是行星齿轮上轴承外圈与箱体连接，改进了轴承工作环境，增加了轴承的使用寿命；但不足是该结构加工精度要求高。
一级行星两级平行
风电齿轮箱
• 一级行星两级平行该结构同两级行星一级平行结构都是较常见风电齿轮箱结构形式。该结构较两级行星一级平行而言用一组平行齿轮代替一组行星传动，从而降低了行星齿轮及轴承的失效风险，增强了齿轮箱整体的可靠性；不足之处在于增加体积与重量。