5、风电机组传动链设备检查与维护

性质
主要业务范围
第一类 长期驻场项 风电场及光伏电站的委托运行、维护、检修 目 第二类 计划类定期 风机及升压站技术监督，风电场及光伏电站电气设备的 项目 检修、试验，风机精细化定检，风机出质保检测，传动 链设备检测、变频器深度维护，发电机大修，液压系统 深度维护，风机内转动设备（电动机）大修，变桨电池 技改等项目； 第三类 不定期抢修 发电机轴承更换、变频器模块维修、叶片维修更换、发 类项目 电机维修更换、齿轮箱维修更换等非计划性检修项目
•上紧观察孔端盖，必要时涂
抹密封胶，以防湿气或盐雾进
入；
•恢复离线滤芯油管等；
•对观察孔上的锁紧螺丝做补 漆处理； 北京国电电力新能源技术有限公司
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风机传动链检测的意义 风机风机传动链检测方式 风机传动链检测流程
影响风机的振动及检测应用举例 风机传动链检测的发展目标
3
4 5
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1、风机传动链检测的意义
对风电机组主要部位的振动值进行测定，与标准值进行比较 ，据此可以宏观地对机组的运行状态进行评估； 有利于风机故障诊断，挖掘深层故障原因，降低故障的重复
第四类 技术开发及 进口备件国产化替代研究项目、振动检测频谱分析、风 改造项目 机最优控制，发电能力提高等项目。
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传动链设备主要检测及维护项目
1
齿轮箱内窥镜检查
传动链振动检测 主轴及发电机轴承维护保养 发电机轴电流检测及改造
2
3 4
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简易点检
RMS VIB
巡检
Inspection
Vibration Analysis
分析 问题设备 精密诊断
FFT
精密点检
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2.2 风机传动链检测方式
-在线监测
Online CMS
风场1
Control room
Communication network RJ45 (Fiber Optic, Ethernet, …)
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3、风机传动链检测流程
风机传动链检测流程包括： 现场测试（Level1） 诊断分析 （Level2）
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3.1 风机传动链检测流程
-现场测试
测试形式: 测试条件: 测试人员: 测试设备：
v mm/s 20 19 18 17 16 15 14 13 12 Alarm 11 10 9 8 Warning 7 6 5 4 3 2 1 rms
例如中间级齿轮轴承内圈磨损
f [Hz]
监控内圈故障频率的幅值
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5、传动链振动检测的应用
通过监控振动的变化，发现突然发生的轴承内圈裂纹
中间级，齿轮轴承内圈裂纹
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5、传动链振动检测的应用
通过振动频谱图分析发现轴承严重磨损情况
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eMail/远 程访问
Firewall DSL (broadband) SMTP server
远程监控人员
Internet
Online CMS
风场2
eMail/远 程访问
Control room
Communication network (Fiber Optic, Ethernet, …)RJ45
Firewall DSL (broadband) SMTP server
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3.2 风机传动链检测流程
故障诊断 不平衡, 不对中, 齿轮箱损伤, 松动, 轴承诊断等 实施故障诊断的步骤： ① 根据状态判定设备运行状态 ② 看时域统计值确定振动可疑点 ③ 根据频域信号确定故障频率范围 ④ 选择合适的频率分解方法，确定故障频率
-诊断分析
• 四是齿轮箱异常振动
•五是 整机出质保时
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•外观 –观察孔是否密封良好 –油位是否偏低； –端盖内的迷宫式密封是否与轴相擦； –润滑油的颜色、气味； –磁性棒上是否粘附铁屑； •主要齿面（磨损、疲劳、腐蚀、塑性形 变、裂纹、断齿） •主要轴承（磨损、疲劳、腐蚀、电腐蚀、 塑性形变、断裂）
通过解调频谱或远程监控振动的变化，发现早期齿面和轴 承 的非正常快速磨损
中间级齿轮齿面磨损
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6、风机传动链检测的发展目标 -建立完善闭环的风机质量管理体系！
集中监控平台
报警 预警
远程诊断 点检人员 本地诊断
生成设备异常工单
下达检测任务/维修工单 设备管理人员/诊断工程师
200
220
240
260
280
300
320
340
360
380
f [Hz]
400
信号分析 振动幅值频谱 包络谱 时域信号 阶次分析 / Bode图 倒谱（Cepstrum） 模态分析 细化 小波分析
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4、影响风机的振动
-影响风机运行的振动主要因素
机械振动 • 齿轮箱和发电机的振动 • 机舱和主轴承的振动 • 不平衡（叶片不平衡，刹车盘不平衡） • 对中错误 空气动力学振动 • 空气噪音和振动 • 变桨角距错误 • 叶片通过频率 电气振动 • 轴承结构振动 • 电磁产生的振动 • 变频器和控制器的振动 摩擦振动 • 滚动轴承损坏 • 轴系摩擦 附加振动 • 方位和俯仰振动 • 辅助机械的振动 固有频率振动 • 结构振动（塔筒，叶片） • 扭转振动 • 弯曲和轴向振动 Blade lag Drive train torsion Nacelle tilt
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5、传动链振动检测的应用
通过监控主轴承的振动发展趋势，发现轴承的磨损问题
主轴承磨损的滚动体
低频振动振幅增加
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5、传动链振动检测的应用
通过应用包络谱诊断轴承状况来发现轴承内圈磨损
a [m/ s²] 0,95 0,90 0,85 0,80 0,75 0,70 0,65 0,60 0,55 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 50 100 150 200 250 300 350 400 450 W EA 80007\ Gearbox Metso\ A_5, GB intermediate stage, 45°\ 1011 HA450Hz60s_F 18.10.2006 08:24:35 M
Level 2
v [mm/s] 1.00 0.95 0.90 0.85 0.80 0.75 0.70 0.65 0.60 0.55 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 -0.05
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
全检或抽检或持续监测 机组发电功率不低于20%额定功率 专门检测人员或风场运维人员 振动检测系统/状态监测系统 机组设备检测/监测 振动情况 轴承状况
Level 1
02.03.1999
27.04.1999
22.06.1999
17.08.1999
12.10.1999
07.12.1999
01.02.2000
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•了解目标齿轮箱的结构
通过多种渠道，获得目标齿轮箱的内部结构配置图，以提前做好工具等准备 •了解目标齿轮箱的历史状况 –何时装配； –机组何时运行； –机组发电量记录； –上次油品更换时间； –上次油品化验时间 –上次油品化验结果
•了解目标齿轮箱的故障历史（齿轮油泵过载、齿轮油位低、齿轮油温高、齿轮箱
28.03.2000
23.05.2000
18.07.2000
12.09.2000
07.11.2000
02.01.2001
27.02.2001 Datum
特征值 vrms 振动速度（根据 ISO 10816-3 ） smax 振动位移（根据 ISO 7919） arms, a0/p 振动加速度 dBm, dBc 用来监测轴承状况的冲击脉冲值 T 温度 n 转速 dBcav 气蚀
轴承温度高等）
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•经过专业培训，熟悉机组电气及机械系统的人员，方能对机组进行启停 操作； •拆除观察孔的螺栓后，用大布将其包好放到安全位置，切勿被污染，更 勿意外掉进齿轮箱内部；
•在挪开观察孔之前，用大布擦干净齿轮箱表面油漆等杂物，以防掉进齿
5、传动链振动检测的应用
通过对不同特征频率的振动变化分析，可以评估各个 齿轮的状况
中间级啮合频率 (117.3 Hz) ，并且高速级啮 合频率(402.2 Hz)带有高速轴的转频(18.2 Hz)， 高速级啮合频率和高速轴频率的幅值将被 CMS重点监控
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5、传动链振动检测的应用
轮箱内部； •进行检查前，清空上衣口袋里的个人物品，以防意外掉落进齿轮箱；
•进行齿轮箱检查时，参与检查的2个人员，均必须佩带全副式防毒面具，
操作内窥镜镜头人员，必须佩带无纺手套，以免化学纤维掉落进齿轮箱内 部；
•打开观察孔后，等待30分钟到1个小时，待齿轮油蒸汽散尽后再检查；
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8、齿轮箱典型故障
这张图是高速轴在 拆解过程中拍摄的图 片，对比中可以发现 内套的裂痕已经非常 严重，这种情况如果 不能及时发现、及时 修复，一定会导致齿 轮打齿等更加严重的 损坏。
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总结
齿轮箱内窥镜检查非常有必要，这样可以清晰的了解齿 轮箱高速轴轴承运行情况，并做到早检查、早预防、早检修， 有效防止故障扩大，降低风机运行成本。 为减少风机齿轮箱高速轴轴承损坏故障，在齿轮箱后期 维护中，应该严格执行风机运行维护手册，及时更换滤芯， 油品在达到使用期限或指标严重超标时应及时更换。另外在 运行期间如发现齿轮箱高速轴轴承温度偏高，应及时登塔检 查，首先检查润滑冷却系统，确定冷却系统正常后，应该使 用内窥镜对高速轴轴承进行检查，以确保风机安全稳定运行。
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8、齿轮新能源齿 轮箱内窥镜检查时拍 摄的，从图中可以看 出高速轴轴承内套有 明显裂痕，裂痕出现 后，轴承在运行期间 温度持续升高，会使 轴承出现非常大的间 隙，将使平行齿面啮 合出现偏差，最终导 致打齿。
Tower bending Blade flap Tower torsion
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4、影响风机的振动
-振动如何反映风机运行健康状态呢？
风力发电机每个部 件都有自身固有的 振动频率 当运行和控制发生 变化时会增加振动。 例如对中错误，受 压不均，共振等因 素会增加各个部件 的振动
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1
及时掌握齿轮箱健康状态，减少齿轮箱非 计划停运时间 结合风机振动检测及油品化验结果，准确 定位齿轮箱故障位置 针对齿轮箱缺陷提供维修方案及预防性措 施
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• 一是齿轮箱运行时有异音 • 二是维护检查时滤芯及磁性 棒有大量铁屑 •三是 油品化验结果显示指标 异常
王新明
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北京国电电力新能源技术公司是国电电力与联 合动力合资组建的公司。 于2016年1月8日注册 成立，是国电电力针对新能源技术开发、技术推 广、技术检测、技术服务成立的高新技术企业， 现有员工160人，对外承揽的运行、检修场站共 20个，总容量150万千瓦。
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发生；
监测风电机组的振动信号并结合风机的运行状态实现主动维 修，降低维修费用； 增加风电机组运行时间，减少机组二次伤害，延长机组使用 寿命；
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2、风机传动链检测方式
常用检测方式
离线 检测
在线 监测
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2.1 风机传动链检测方式
-离线检测
Shock Pulse