风机齿轮箱介绍

机械泵
机械泵

通过齿轮箱齿轮的旋转带动机械泵输入轴的旋 转，将润滑油从齿轮箱油池内吸出，经过滤器 过滤后进入到齿轮箱内部。

与电机泵相比，机械泵的运行不受电的影响， 只要齿轮箱处于运转状态，机械泵就一直工作。 即使风机断电，齿轮箱仍有润滑。
压差开关
压差开关


1 、用途： 用于测量齿轮箱过滤器滤芯两侧润滑油的压力差。 2 、工作原理： 当滤芯在吸纳润滑油中污物颗粒的时候，滤芯两侧的润滑油 压力会逐步增大。当压力增大到设定值（压差开关的设定 值），压差开关启动。风机维护人员须立即更换或者清洗滤 芯（部分厂家的粗滤可以清洗，精滤须更换）。部分压差开 关带警报功能，譬如在达到设定压力的 75% 时，进行报警， 在达到设定压力时，开关断开。
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
箱体 主要观察平行级，包括高速轴、齿轮、中间轴、大 轮以及平行级轴承
风电齿轮箱外部附件

风电齿轮箱除了机械件外，还有一些外部附件， 譬如电气附件，以其自有的功能支撑齿轮箱的 良好运行。以下列出了风电齿轮箱的常用外部 附件，不同的齿轮箱可能会有部分差异。
润滑冷却系统

2 、结构： 润滑冷却系统分为润滑系统、冷却系统以及传感器。 润滑系统：吸油管、电机泵、电机、 过滤器、连接阀块、 温 控阀以及相应的连接胶管，部分齿轮箱的设计包含机械泵； 冷却系统：分为风冷和水冷。目前风电齿轮箱上用的比较多 的为风冷， 风冷包括风扇、电机以及相应的连接胶管；
传感器：包括压差开关、压力传感器、压力开关等。
半直驱齿轮箱的一个发展趋势，这种半直驱齿轮箱与电机设计成一体，以降 低齿轮箱重量，但对于齿轮箱的设计要求提高。
紧凑型齿轮箱
齿轮箱与主轴联接方式

1 、收缩盘联接 2 、法兰联接
收缩盘联接
一般用于 3MW 以下机型 无法满足更大功率机型的需求
法兰联接
可用于更大功率机型
齿轮箱与电机联接方式

1 、键联接 2 、收缩盘联接
带主轴齿轮箱
主轴安装在齿轮箱内部
紧凑型齿轮箱 通常也叫半直驱齿轮箱，半直驱是兼顾有直驱和双馈风电机的特点。 与双馈机型比，半直驱的齿轮箱的传动比低；与直驱机型比，半直 驱的发电机转速高。这个特点决定了半直驱一方面能够提高齿轮箱 的可靠性与使用寿命，同时相对直驱发电机而言，能够兼顾对应的 发电机设计，改善大功率直驱发电机设计与制造条件。
压力传感器 / 压力开关 / 压力表
接线盒
接线盒

1 、用途： 将齿轮箱上的所有电气元件通过电缆线连接到接线盒里的接 线端子上，主机厂再通过电缆线将接线盒的端子连接到控制 系统或者电源上。 2 、分类 接线盒按功能可以分为强电盒与弱电盒。强电盒内连接的为 高电压电气件，包括油泵电机、风扇电机以及加热器；弱电 盒内连接的为 24V 低电压电气件，包括温度传感器，压力传 感器，压力开关，液位开关等。

行星轮系介绍


行星轮系是只具有一个自由度的轮系，一个原动件即可确定 执行件的运动。原动件通常为中心轮（风电齿轮箱中一般指 太阳轮）或者系杆（风电齿轮箱中一般指行星架），即与行 星轮直接接触的中心轮或系杆作为原动件带动行星齿轮，一 方面行星轮绕着自身的轴线自转， 另一方面行星轮又随着系 杆（行星架）绕一固定轴线回转。 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） ]
压力传感器 / 压力开关 / 压力表
压力传感器 / 压力开关 / 压力表

1 、用途： 齿轮箱在正常运行时（流量充足且温度适宜），齿轮箱的进 油压力较高，此时，齿轮箱得到充分的润滑。当齿轮箱出现 异常，譬如流量不够（部分地方漏油或者电机泵出现损坏）、 温度过高（润滑油未经冷却器冷却或冷却器冷却功率下降） 等，都会对齿轮箱的润滑造成影响，进而影响齿轮箱的寿命。 而上述异常状况最直接的体现就是齿轮箱总的进油压力过低。 压力传感器 / 压力开关 / 压力表就是用于测量齿轮箱总的进 油压力。
行星轮系介绍


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。 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。

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
Fra Baidu bibliotek
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。
风电齿轮箱技术简介
周黎明
双馈式风机
永磁直驱式风机
风电主齿轮箱结构

齿轮箱结构： 1 、一级行星两级平行级 2 、两级行星一级平行级 3 、带主轴齿轮箱 4 、紧凑型齿轮箱（半直驱齿轮箱）
风电主齿轮箱结构
齿轮箱与主轴联接方式： 1 、收缩盘联接 2 、法兰联接 齿轮箱与电机联接方式： 1 、键联接 2 、收缩盘联接 齿轮箱固定方式： 1 、弹性支持轴联接 2 、方块联接
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
压力传感器 / 压力开关 / 压力表

2. 功能 压力传感器 / 压力开关 / 压力表安装在齿轮箱的油路分配器 上（齿轮箱总的进油口处）。 压力传感器用于测量齿轮箱总的进油压力，传递给系统的是 测得的压力值。 压力开关则是当齿轮箱总的进油压力低于设定值时（一般为 0.8bar 或者 1bar ），压力开关断开，齿轮箱停机，进而保护 齿轮箱。 压力表是机械可读式仪表，可以直接通过肉眼读得齿轮箱总 的进油压力。
润滑冷却系统


5 、溢流阀 在低温状态下，由于润滑油的粘度较高，电机泵出口处的润 滑油压力非常大，如果进入过滤器会对过滤系统造成损害。 因此，在电机泵出口处设计一个溢流阀，溢流阀直接连接齿 轮箱，当电机泵出口处的润滑油压力超过溢流阀的压力时候 （假定12bar ），那么润滑油会直接从溢流阀进入到齿轮箱 内部（这个进入齿轮箱内部是直接流回齿轮箱油池，不是通 过油路分配器进入）。 6 、当油液或者润滑系统中有气泡时，气泡通过油路系统进 入齿轮啮合区或轴承滚动区时，会对齿轮与轴承造成损坏， 因此需要通过透气线将系统中的气泡排出。
润滑冷却系统


3 、当油池温度高于 60 °C或者高速轴轴承温度高于70 °C 时， 风扇低速开始启动，当油池温度高于 65 °C 或者高速轴轴承温 度高于 80 °C 时，风扇高速开始启动。对于双速电机，风扇高 速时的冷却功率高于风扇低速（部分冷却系统只使用单速电 机）。 4 、目前风电齿轮箱的过滤器通常是双精度过滤，包含粗滤 （通常为 25um 或者 50um ）和精滤（ 10um ）。在低温状态 下，润滑油的粘度较高，滤芯上的单向阀打开（即润滑油的压 力超过单向阀的压力值），润滑只经过粗滤；当油温温度较高 时，油压较低，滤芯上的单向阀关闭（即润滑油的压力小于单 向阀的压力），润滑油经过精滤。滤芯的更换周期不超过一年， 如果期间压差开关报警显示滤芯堵塞，则须立即更换滤芯。部 分风机会在齿轮箱上额外增加离线过滤系统，离线过滤
水冷
风冷
润滑冷却系统
润滑冷却系统
润滑冷却系统


1 、通过电机泵以及机械泵（齿轮箱转动时运行）将润滑油 从齿轮箱油池吸出，润滑油经过滤器后到达温控阀。 2 、温控阀能够根据通过的润滑油油温来自动控制润滑油的 流向。当通过的润滑油油温低于 45 °C 时，润滑油直接进入 齿轮箱 ( 由于此时的润滑油温度较低，不需要进行冷却 ) ；当 通过的润滑油温高于 45 ° C 时，温控阀阀芯开始动作，此时 的润滑油部分直接进入齿轮箱，部分通过冷却系统进入齿轮 箱；当通过的润滑油温高于 60 °C 时，温控阀阀芯完全关闭， 此时的润滑油完全通过冷却器进入齿轮箱（此时的润滑油温 度较高，须经冷却后才能进入齿轮箱）。
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

添加剂分为： 表面保护添加剂：抗磨和极压、减摩剂、抗微 点蚀 / 抗点蚀、抗蚀防锈等；
流体保护添加剂：抗氧钝化剂、抗泡剂等；
性能改进添加剂：粘度改进剂、降凝剂、抗 乳化等
润滑油

目前推荐使用的润滑油牌号主要有： Mobilgear SHC XMP 320 Optigear Synthetic X320 注：对于不同牌号的润滑油（包括同一品牌不 同牌号的润滑油），不允许混加，必须将齿轮 箱内部残油清理干净后才可以加入其它牌号的 润滑油。
键联接
收缩盘联接
齿轮箱固定方式

1 、弹性支持轴联接 2 、方块联接
弹性支撑轴联接
方块联接
齿轮箱铭牌

一般风电齿轮箱铭牌包含以下信息： 1 、型号 ------------ 齿轮箱型号； 2 、功率 ------------ 额定状态下齿轮箱的运行功率，非风机（发 电机）功率； 3 、速比 ------------ 齿轮箱的输出转速与输入转速的比值； 4 、输入转速 ------ 额定状态下齿轮箱行星架的输入转速（叶 片转速）； 5 、输出转速 ------ 额定状态下齿轮箱高速轴的输出转速（发 电机转速）；
风电齿轮箱外部附件
风电齿轮箱外部附件

1 、润滑冷却系统 2 、机械泵 3 、压差开关 4 、压力传感器 / 压力开关 / 压力表 5 、接线盒 6 、加热器 7 、温度传感器 8 、液位报警器 9 、液位计 10 、空气滤清器 11 、电缆
润滑冷却系统

1 、用途： 润滑油的主要功能为润滑（形成油膜，减噪、吸振、减少摩 擦等）、冷却（热量传导，降低齿轮轴承温度）、清洁（带 走污染物） 以及保护（防止腐蚀） 。综上所述，源源不断的、 干净、适宜温度的润滑油能够很好的提升齿轮、轴承的可靠 性， 提高齿轮箱的运行寿命。润滑冷却系统主要就是针对上 述要求设计的。润滑系统能够提供源源不断的润滑油； 过滤 器能过过滤润滑油液中的杂质，洁净润滑油；冷却系统能够 降低润滑油的温度。
齿轮箱铭牌
润滑油

润滑油由基础油以及不同种类的添加剂调和而 成。根据基础油的不同，润滑油可分为矿物油 和合成油。合成油是合成基础油和添加剂调和 而成。合成基础油：指采用化学原料，在添加 剂条件下使用化学方法生成的基础油。矿物基 础油：从原油中蒸馏、精制、脱蜡、加氢等生 产工艺。
润滑油

通常，由于合成基础油的分子结构单一，纯净， 可根据性能要求设计不同的分子结构。因此， 合成润滑油的性能远优于矿物油，主要原因是 合成基础油的性能远优于矿物基础油，但价格 也相对较高。 风电齿轮箱常用合成基础油油 :PAO （聚 α 烯 烃）， PAG （聚醚）等。