风力发电机组齿轮箱的结构研究及故障分析
风力发电机齿轮箱结构及其主要故障类型的处理方法
风力发电机齿轮箱结构及其主要故障类型的处理方法风力发电机齿轮箱是将风能转换为电能的重要组成部分，承担着传递风轮转动力矩的重要任务。
然而，由于工作环境的苛刻和负载运行的高强度，齿轮箱容易出现各种故障。
本文将就风力发电机齿轮箱的结构及其主要故障类型的处理方法进行详细介绍。
一、齿轮箱结构1.输入轴：负责将风轮的转动力矩传递到齿轮上。
2.输出轴：负责将齿轮传递的转动力矩传递给发电机。
3.齿轮：由主轴和从轴组成，通过啮合相互传递力矩。
4.轴承：支撑和定位齿轮箱内的轴件和齿轮。
5.密封件：用于防止润滑油泄漏和杂质进入齿轮箱。
二、主要故障类型及处理方法1.齿轮损伤：包括齿面磨损、齿面疲劳断裂等。
处理方法：a.使用高质量的齿轮材料，并通过热处理等工艺提高齿轮的强度和硬度。
b.定期检查和更换磨损严重的齿轮。
c.增加齿面润滑方式，保持齿轮表面的润滑膜。
2.轴承故障：包括滚动体脱落、内外圈损伤等。
处理方法：a.选择质量可靠的轴承，并根据使用要求进行正确的润滑和维护。
b.定期检查轴承的运行状态，及时更换损坏的轴承。
3.输油系统泄漏：包括密封件老化、接头松动等。
处理方法：a.定期检查密封件的状况，发现老化或损坏及时更换。
b.加强对管路接头的检查和紧固，确保管路的密封性。
4.润滑油污染：包括颗粒杂质、水分等污染物进入齿轮箱内。
处理方法：a.定期更换润滑油，并使用高效过滤装置过滤润滑油中的颗粒杂质。
b.加强齿轮箱的密封性，防止水分进入。
5.齿轮箱过热：主要是由于齿轮磨损、摩擦和润滑不良等引起。
处理方法：a.加强齿轮箱的散热设计，增加冷却风扇等散热设备。
b.提高齿轮箱的润滑油质量，减少齿轮表面的摩擦。
总之，风力发电机齿轮箱的结构复杂且容易出现故障，但只要加强对齿轮箱的维护保养和检查，合理选择和使用零部件，遵循正确的操作和维修方法，就能够有效地延长齿轮箱的使用寿命，提高风力发电机的运行效率。
风电齿轮箱常见故障及处理方法浅析
风电齿轮箱常见故障及处理方法浅析摘要：齿轮箱是风力发电机组中重要的主传动部件，将风轮的动能传递给发电机，并使其得到相应的转速。
齿轮箱的运行好坏，直接影响到机组的发电能力及可利用率，影响整个风场的经济效益，所以齿轮箱的运行好坏起到至关重要的作用。
本文阐述了风力发电机组齿轮箱结构作用、常见故障及处理方法，针对性的防范措施。
关键字：风电；齿轮箱；故障处理；浅析1引言随着风电行业的快速发展，越来越多的风电机组投入到风电场中，而增速齿轮箱是大型双馈风电机组的关键部件之一，具有结构紧凑、载荷复杂、升速比高等特点，实际运行中故障率高，往往达不到设计使用寿命，且齿轮箱维修周期长，费用高。
虽然世界上著明的齿轮箱制造企业，如德国的Renk公司，Flender公司，JA/KE公司，Eickhoof公司以及一些中小企业在这方面都作了研究，并且有的企业也付出了很大的代价，但目前世界风电行业所用增速齿轮箱仍然故障较多。
因此，风电场运维人员全面了解齿轮箱结构特点，掌握齿轮箱常见故障处理方法，制定有效的防范措施，对齿轮箱健康稳定高效运行至关重要。
2齿轮箱结构目前，风力发电机组齿轮箱常用结构有以下几种形式，一级行星两级平行级、两级行星一级平行级、带主轴式齿轮箱、紧凑型半直驱齿轮箱。
一级行星两级平行级，该种结构主要用于2MW及2MW以下功率的风力发电机组，用一组平行级代替行星级，可靠性高，但体积与重量大。
两级行星一级平行级，该种结构主要用于2.5MW以上功率的风力发电机组，承载能力强，体积小，重量轻，直径小但横向长特点，部分2MW以下齿轮箱也采用了该种结构。
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。
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较高。
风力发电机组齿轮箱故障分析及检修讲解
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。
风电齿轮箱结构故障分析
– 风冷器⑥工作压力 风冷器⑥工作压力25bar，最大允许流量 ， 140L/min，风冷器⑥的风扇电机在油温＞60℃或 ，风冷器⑥的风扇电机在油温＞ ℃ 高速轴轴承温度⑾ 高速轴轴承温度⑾＞75℃时打开，油温回落至 ℃时打开， 50℃且高速轴轴承温度⑾＜70℃时，风冷器⑥的 风冷器⑥ ℃且高速轴轴承温度⑾ ℃ 风扇电机停止运转。 风扇电机停止运转。 – 压力控制器⑦的压力监测范围为 压力控制器⑦的压力监测范围为0.5-6bar，不在 ， 此范围内时报警（油温70℃时压力要求≥0.5bar， 此范围内时报警（油温 ℃时压力要求 ， 油温低于10℃时压力要求≤6bar），若压力＜ ），若压力 油温低于 ℃时压力要求 ），若压力＜ 0.5bar时，报警持续超过 秒则停机。 秒则停机。 时 报警持续超过5秒则停机 – 液位下降至设定值时液位开关⑨发出报警信号。 液位下降至设定值时液位开关⑨发出报警信号。 – 油温⑩温度不允许超过 ℃，否则齿轮箱停机。 油温⑩温度不允许超过70℃ 否则齿轮箱停机。 – 高速轴轴承温度⑾不允许超过 ℃，否则齿轮箱 高速轴轴承温度⑾不允许超过80℃ 停机。 停机。
• 上表中列举了齿轮箱中各类零件损坏的百 分比。由表可见， 分比。由表可见，在齿轮箱中齿轮本身的 故障所占比重大，为60%。说明在齿轮传 故障所占比重大， 。 动系统中齿轮本身的制造、装配质量及其 动系统中齿轮本身的制造、 运行维护水平是关键问题。 运行维护水平是关键问题。齿轮在机械加 工中是一种高度复杂的成形零件， 工中是一种高度复杂的成形零件，而在高 重载下运行的齿轮， 速、重载下运行的齿轮，其工作条件又相 对比其他零部件恶劣。 对比其他零部件恶劣。
1. 疲 劳 1. 局部断齿 2. 过 载 3. 冲 击 1. 过 载 2. 磨 损 2. 润滑剂不洁 齿轮轮齿 3. 点 损伤原因 蚀 1. 齿面硬度低 2. 过 载 3. 载荷不均 1. 2. 3. 4. 供油不良 齿轮精度低 温度过高 齿面硬度低 劳 载
基于齿轮动力学的海上风力发电用齿轮箱故障分析
基于齿轮动力学的海上风力发电用齿轮箱故障分析近年来，海上风力发电已逐渐成为可再生能源行业的主流之一。
作为风力发电机组的核心部件之一，齿轮箱在海上风力发电系统中扮演着重要的角色。
然而，由于复杂的工作环境以及长期的运转，齿轮箱在海上发电系统中容易发生故障。
因此，基于齿轮动力学的海上风力发电用齿轮箱故障分析变得尤为重要。
首先，齿轮箱的故障分类是进行分析的第一步。
常见的故障类型包括齿轮损伤、轴承故障、齿轮间隙变大、齿轮材料疲劳失效等。
针对这些故障类型，我们需要对其产生的原因进行详细的分析。
对于齿轮损伤问题，可以通过振动信号分析等手段来进行故障预测与诊断。
振动信号分析可以通过检测传感器的输出信号，从而获得机械设备的振动信号，并通过对振动信号的分析，判断设备是否存在故障。
此外，透过图像处理技术，可以对齿轮表面进行检测和分析，以识别出齿轮表面的缺陷和损伤。
轴承故障是齿轮箱常见的故障类型之一。
传感器安装在轴承上，可以实时监测轴承的运行状态。
通过分析传感器采集的振动、温度、声音等数据，可以判断轴承是否正常运行。
此外，借助红外热成像技术，可以非接触地监测轴承的工作温度，从而发现轴承的故障。
齿轮间隙变大也是齿轮箱故障的常见问题。
当齿轮间隙超出设计范围时，可能会导致齿轮传动不稳定、齿面接触不良等故障。
通过检测齿轮箱内齿轮的振动、噪声等特征，并结合齿轮仿真分析和有限元分析等方法，可以判断齿轮间隙是否超出设计要求。
齿轮材料疲劳失效也是海上风力发电用齿轮箱故障的主要原因之一。
分析齿轮材料的疲劳寿命、齿面载荷分布等因素，可以预测齿轮材料是否会发生疲劳失效。
通过检测齿轮表面的裂纹和缺陷，并进行齿轮材料的金相显微镜分析，可以判断齿轮是否存在疲劳失效的风险。
在分析故障原因的基础上，还需要对齿轮箱故障进行综合判断和评估。
可以建立故障诊断模型，通过分析故障前后的传感器数据，预测齿轮箱的寿命和故障进展情况。
同时，需要制定相应的维护策略，包括定期检查、润滑维护以及齿轮箱的更换等。
浅谈风力发电机组齿轮箱结构及故障分析
浅谈风力发电机组齿轮箱结构及故障分析摘要：风力发电机组的传动系统是风力发电系统中不可或缺的组成部分，它在将风能转化为电能的过程中扮演着至关重要的角色。
传动系统主要由主轴承、齿轮箱、联轴器组成。
其中齿轮箱是传动链系统中的关键部件之一，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。
关键词: 风力发电齿轮箱故障分析引言：能源问题是当前社会发展的重要议题之一，清洁能源如风能正逐渐受到广泛关注和重视。
在风力发电机组中，齿轮箱作为关键的传动设备，其稳定运行对于确保风力发电机组的正常运转至关重要。
因此，本文将简要分析风力发电机组中齿轮箱的结构及故障诊断。
一、齿轮箱的结构齿轮箱是风力发电机组的重要组成部分，其主要功能是将风轮转动的低速运动转换成高速运动，以提供足够的转速和扭矩给发电机。
风力发电齿轮箱通常由输入轴、输出轴、齿轮组和润滑系统组成。
1.输入轴：输入轴是将风轮的低速旋转运动传递给齿轮组的部分，输入轴一般由高强度的合金钢制成，以承受高扭矩和高速运动的要求。
2.输出轴：输出轴是将齿轮组转动的高速运动传递给发电机的部分。
输出轴通常由输入轴延伸出来，也采用高强度的合金钢材料制造。
3.齿轮组：齿轮组是风力发电齿轮箱的核心部分，它由多个齿轮组成，通过齿轮之间的啮合来实现传动效果。
齿轮通常由合金钢制成，以承受高负载和高速度的工作要求。
齿轮组一般包括主轴齿轮、中间齿轮和输出齿轮。
主轴齿轮与输入轴相连，中间齿轮连接主轴齿轮与输出齿轮，输出齿轮与输出轴相连。
4.润滑系统：润滑系统是保证齿轮组正常运转的重要组成部分，它通常由油箱、油泵、油管和过滤系统组成，润滑油通过油泵被输送到齿轮组的运动部位，起到润滑和减少摩擦的作用，同时还可以冷却齿轮组，保持其正常工作温度。
二、齿轮箱的工作原理齿轮箱是一种常见的机械传动装置，它通过齿轮咬合来实现动力的传递和转换。
风力发电机齿轮箱结构及其主要故障类型的处理方法
风力发电机齿轮箱结构及其主要故障类型的处理方法摘要第一章绪论1.1论文的目的和意义1.2风力发电的现状1.3风力发电齿轮箱的研究现状第二章齿轮箱结构2.1风力发电机的整体结构2.2齿轮箱的结构及其传动方案第三章风力发电机组齿轮箱故障类型3.1齿轮箱的主要故障类型3.2风力发电机组齿轮箱振动故障分析3.3风力发电机组传动齿轮油温故障分析第四章风力发电的发展存在问题和主要趋势4.1我国风电齿轮箱设计生产存在问题4.2风电发展的主要趋势致谢参考文献中文摘要摘要：风电产业的飞速发展促成了风电装备制造业的繁荣，风电齿轮箱作为风电机组的核心部件，倍受国内外风电相关行业和研究机构的关注。
但由于国内风电齿轮箱的研究起步较晚，技术薄弱，特别是兆瓦级风电齿轮箱，主要依靠引进国外技术。
因此，急需对兆瓦级风电齿轮箱进行自主开发研究，真正掌握风电齿轮箱设计制造技术，以实现风机国产化目标。
本文以兆瓦级风力发电机齿轮箱为对象，通过方案选取，齿轮参数确定等对其配套的齿轮箱进行阐述。
首先，介绍全球风力发电产业高速发展和国内外风电设备制造业概况，阐述我国风力发电齿轮箱的现状及齿轮箱的研究。
其次，确定齿轮箱的机械结构。
选取两级行星派生型传动方案，通过计算，确定各级传动的齿轮参数。
对行星齿轮传动进行受力分析，得出各级齿轮受力结果。
依据标准进行静强度校核，结果符合安全要求。
然后，论述了风力发电机组齿轮箱故障诊断的主要类型，深入探究风电机组齿轮箱振动故障机理，研究了油温高的故障机理，分析了传动齿轮温度场和热变形的情况。
最后，阐述我国风力发电存在的主要问题和发展前景。
关键词：风电齿轮箱；结构；故障类型；存在问题ABSTRACT第一章绪论1.1 论文的目的、意义面对当前不可再生能源短缺的境况，许多国家都发展清洁能源，主要有风能、太阳能等，但规模最大的是风力发电。
现在风力发电技术已日趋成熟，市场正逐步扩大，风力发电已成为增长最快的可再生能源之一，并具备了与常规能源竞争的能力。
风力发电增速齿轮箱的故障模式与失效机理分析
风力发电增速齿轮箱的故障模式与失效机理分析引言：随着清洁能源的不断发展，风力发电已成为重要的可再生能源之一。
而风力发电机组中的齿轮箱作为核心部件，其工作稳定与否直接影响到整个发电系统的可靠性和效率。
因此，对风力发电增速齿轮箱的故障模式与失效机理进行深入分析与研究具有重要的意义。
1. 风力发电增速齿轮箱概述风力发电增速齿轮箱是将风轮转动传递到发电机，通过齿轮传动实现了速度提升和适应性调节。
通常，风力发电机组中的齿轮箱由输入轴、输出轴、搅拌轴、主要增速齿轮和中间齿轮等组成。
齿轮箱承受巨大扭矩和变化的负荷，同时还要经受长时间高速旋转和多种工况的复杂应力。
2. 风力发电增速齿轮箱存在的故障模式针对风力发电增速齿轮箱的实际运行情况和失效监测数据，我们可以总结出以下故障模式：（1）齿面磨损和齿轮刚度失效：长期运行使得齿面磨损，导致齿轮传动效率下降，并可能引起齿轮档位的跳动或失效。
此外，过载或异常负荷可能导致齿面疲劳剥落。
（2）轴承故障：由于风力发电机组工作条件恶劣，轴承往往承受较大的径向和轴向负荷，会出现疲劳、磨损或裂纹故障。
（3）油封泄漏：长时间高速运转和温度变化可能导致油封失效和泄漏，从而影响齿轮箱的润滑和密封性能。
（4）齿轮箱壳体破裂：齿轮箱长时间受到高速旋转和不均匀的负荷作用，壳体可能会发生应力集中和破裂现象。
（5）润滑油污染和变质：齿轮箱内部油封失效、油泵故障等可能导致润滑油的污染和变质，进而影响整个齿轮箱的润滑效果。
3. 风力发电增速齿轮箱的失效机理（1）疲劳失效：长时间高速运转和工作负荷的变化将导致齿面和齿根积累应力，并逐渐导致疲劳裂纹产生和扩展，最终导致齿轮断裂。
（2）磨损失效：由于齿轮与齿轮之间的相对滑动，以及颗粒污染、油膜破裂等因素，齿面和齿根将发生磨损，严重时可导致齿面失效。
（3）弯曲失效：由于外部负荷作用或轴承故障，齿轮可能会发生弯曲变形，造成传动不平稳，甚至引起齿面和齿根的过载破坏。
风力发电机组齿轮箱故障诊断
风力发电机组齿轮箱故障诊断风力发电机组是一种利用风能转换成电能的设备，其核心部件之一就是齿轮箱。
齿轮箱作为风力发电机组的动力传动部分，承载着巨大的负荷，长期运行在恶劣的环境条件下，因此容易出现各种故障。
及时准确地诊断齿轮箱故障，对于保障发电机组的安全稳定运行至关重要。
本文将从齿轮箱的结构特点、常见故障及诊断方法等方面对风力发电机组齿轮箱故障诊断进行详细介绍。
一、风力发电机组齿轮箱的结构特点风力发电机组齿轮箱一般由多级齿轮传动系统、轴承、润滑系统等部件组成。
多级齿轮传动系统是齿轮箱的核心部分，其结构主要包括主轴、大中小齿轮和联轴器等。
多级齿轮传动系统通过齿轮的啮合传递风机叶片转动的动能，最终驱动发电机发电。
风力发电机组齿轮箱具有重载、高转速、长期运行等特点，因此对齿轮箱的可靠性、稳定性和耐久性要求较高。
1. 齿轮疲劳断裂：因受到风力风向改变、过载等因素的影响，齿轮箱内部齿轮传动系统容易出现疲劳断裂现象。
2. 轴承故障：风力发电机组齿轮箱中的轴承承受着来自齿轮转动的巨大压力，长期运行容易导致轴承损坏，出现卡滞、摩擦、过热等故障。
3. 润滑系统故障：风力发电机组齿轮箱的润滑系统对齿轮传动系统的润滑起着至关重要的作用，一旦润滑不良或润滑系统故障，会导致齿轮箱温升过高、润滑油泄漏等严重后果。
4. 联轴器故障：联轴器作为齿轮箱和发电机之间的连接部件，承载着转矩传递和角位移补偿的功能，一旦联轴器出现故障会导致齿轮箱无法正常传动，严重影响风力发电机组的发电效率。
1. 振动测试法：通过振动传感器监测齿轮箱的振动情况，如果出现异常振动，往往是齿轮箱内部故障的信号。
3. 润滑油分析法：定期对齿轮箱内的润滑油进行取样分析，检测润滑油的品质和磨损颗粒的含量，可以判断齿轮箱内部是否存在异常磨损和故障。
4. 热像测试法：利用热像仪测试齿轮箱的温升情况，异常的温升往往与齿轮箱内部的故障有关。
5. 拆解检查法：定期对齿轮箱进行拆解检查，检查齿轮、轴承、联轴器等关键部件的磨损情况，及时发现并处理问题部件。
风力发电机齿轮箱常见故障分析与预防措施
图1
齿轮是一种复杂的机械零件，它的制造工艺、安装以及运行维护都是较为复杂的，而这一系列工作过程控制得是否严格，都对齿轮的寿命有很大的影响。造成齿轮损坏的主要原因如下：
1）风机在高转速运转时，突然紧急停机，高速刹车动作，风机传动链振动晃动较大，轴承串动，齿轮咬合间隙变小，受力瞬间增大，造成齿轮断齿。
4、油化验
齿轮和轴承在转动过程中它们实际都是非直接接触，这中间是靠润滑油建成油膜，使其形成非接触式的滚动和滑动，这时油起到了重要的润滑、冷却作用。
齿轮油主要化验项目：外观分析、40℃粘度、总酸值TAN测试、含水量状况，对检测正常的油品定期进行过滤，对严重超标的油品进行换油。
6)、齿轮箱中速齿轮轴承磨损，导致齿轮箱齿轮咬合间隙不均匀，长时间存在齿面局部受力过大，造成断齿。
7)、齿轮箱弹性支撑固定螺栓松动，造成齿轮箱高速运转时振动较大，与发电机轴承不同轴，齿轮受到应力较大，造成断齿。
2、轴承失效
滚动轴承在使用过程中，由于很多原因造成其性能指标达不到使用要求时，就产生了失效或损坏.常见的失效形式有疲劳剥落、磨损、保持架损坏等。造成轴承失效的主要原因如下：
一、齿轮箱的结构
我风电场1MW、1.5 MW风力发电机齿轮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。
3、箱体开裂
箱体开裂部位
齿轮箱箱体开裂的主要部位为齿轮箱齿圈。导致齿轮箱开裂原因有：
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讲解风力发电机组是利用风能转化为电能的设备，其中齿轮箱是发电机组中重要的传动部件。
齿轮箱负责将风力转换为旋转力，并将其传递给发电机，使发电机能够产生电能。
然而，由于长时间的运转以及风力的影响，齿轮箱存在着一定的故障风险。
因此，了解齿轮箱的故障原因、分析方法以及检修技巧对于保障风力发电机组的正常运行非常重要。
齿轮箱故障的分析可以从以下几个方面展开：1.齿轮箱噪音异常：齿轮箱在运行时会产生一定的噪音，但如果噪音异常变大或频率异常变化，则可能是齿轮磨损或断齿的表现。
此时可以通过检查齿轮箱中的润滑油是否正常，通过观察润滑油中是否有金属颗粒，来判断齿轮是否磨损严重。
2.齿轮箱温升过高：齿轮箱在运行时会产生一定的热量，但如果温升过高，则可能是因为油温过高或润滑不良，导致齿轮磨损加剧。
此时可以通过检查润滑系统是否正常工作，及时更换润滑油并增加润滑剂的供给，以降低齿轮箱的温升。
3.齿轮箱振动异常：齿轮箱在运行时会产生一定的振动，但如果振动异常明显，则可能是因为齿轮箱本身结构松动或齿轮配合不良，导致振动加剧。
此时可以通过检查齿轮箱的固定结构是否稳固，及时修复松动的部件，并进行齿轮的重新配合。
4.齿轮箱漏油：齿轮箱在运行时会消耗一定的润滑油，但如果漏油现象明显或周期过短，则可能是油封密封不良或油封磨损导致的。
此时可以通过检查油封是否正常工作，并及时更换磨损严重的油封。
针对齿轮箱故障的检修，可以按照以下步骤进行：1.停机检查：当发现齿轮箱存在异常故障时，首先应该停止风力发电机组的运行，以免故障进一步恶化。
2.润滑油更换：检查润滑油的油质和量，如有必要可以进行润滑油更换。
同时，检查润滑系统是否正常工作，确保润滑油的供给正常。
3.齿轮箱分解：将齿轮箱的外壳拆除，仔细检查各个部件的磨损情况和结构是否松动。
对于严重磨损或断齿的齿轮，应及时更换。
4.润滑系统维护：对润滑系统进行维护，包括检查和更换润滑油、清洗油路、更换油封等。
风力发电机组齿轮箱故障诊断
风力发电机组齿轮箱故障诊断一、背景介绍风力发电机组齿轮箱是风力发电机组的核心部件之一，负责将风轮叶片转动的机械能转化为电能。
齿轮箱的工作环境苛刻，长期受到大风、恶劣天气等外界因素的影响，加之高速、高负荷的工作状态，齿轮箱故障频率较高，给风电场的运行和维护带来了一定的挑战。
及时准确地对风力发电机组齿轮箱故障进行诊断，对风电场的安全稳定运行具有重要的意义。
二、常见故障原因1.润滑油污染齿轮箱内部长时间工作后，润滑油会受到振动、高温等因素的影响，导致润滑油的污染。
润滑油污染会使齿轮箱零部件间的摩擦增大，从而导致齿轮箱温升增高、噪音加大，严重时甚至引发齿轮箱损坏。
2.齿轮损坏齿轮工作在高速和高负荷状态下，长时间受到拉力和挤压力的作用，容易导致齿面损伤、断裂或磨损，进而引起齿轮箱故障。
3.轴承故障齿轮箱内部的轴承长时间承受高速旋转和重压力的作用，容易出现磨损、松动等问题，导致齿轮箱转动不畅，甚至产生异常噪音。
4.密封件损坏齿轮箱的密封件损坏会导致润滑油泄漏，使得齿轮箱内部无法正常润滑，加速了其零部件的磨损，最终引发齿轮箱故障。
5.其他原因除了上述常见的故障原因外，齿轮箱的故障还可能由于设计缺陷、制造工艺不良等因素引起。
三、齿轮箱故障诊断方法1.声音诊断通过听力诊断齿轮箱运行过程中是否有异常噪音，观察噪音的产生位置和频率，判断齿轮箱是否存在齿轮损伤、轴承故障、润滑油不足等问题。
2.振动诊断采用振动传感器检测齿轮箱的振动情况，观测振动的振幅和频率，判断齿轮箱是否存在齿轮损伤、轴承故障、不平衡等问题。
3.温度诊断通过红外线热像仪等设备检测齿轮箱的温度分布情况，观测各个部位的温度变化，判断齿轮箱是否存在轴承故障、润滑油不足等问题。
4.润滑油分析定期对齿轮箱润滑油进行化验，检测润滑油中的杂质、磨损颗粒等情况，判断齿轮箱是否存在润滑油污染、磨损严重等问题。
5.其他诊断方法除了以上几种常用的诊断方法外，还可以采用红外光谱分析、摄像头检测等先进技术来诊断齿轮箱故障。
风力发电齿轮箱机械设计存在的问题及应对策略探究
风力发电齿轮箱机械设计存在的问题及应对策略探究风力发电齿轮箱是风力发电机组中的重要部件，它承担着将风轮机的转速提升到发电机需要的转速，并将风轮机旋转的不规则运动转化为发电机稳定的旋转运动的重要作用。
在实际的运行过程中，齿轮箱机械设计存在着不少问题，这些问题对风力发电机组的正常运行产生了一定的影响。
本文将对风力发电齿轮箱机械设计存在的问题进行探究，并提出相应的应对策略。
一、齿轮箱机械设计存在的问题1. 超载运行问题风力发电机组在运行过程中，受到了来自风力的不稳定性影响，使得齿轮箱在某些情况下可能会发生超载运行的问题。
超载运行会导致齿轮箱的受力增大，从而造成齿轮的磨损加剧，甚至导致齿轮断裂的情况发生。
2. 润滑不良问题齿轮箱在运行过程中需要保持良好的润滑状态，以减小齿轮之间的摩擦和磨损。
但是由于风力发电机组通常设置在风能资源较为丰富的地区，这些地区的气候条件可能会对齿轮箱的润滑造成一定的影响，使得润滑不良的问题可能会发生。
3. 疲劳载荷问题风力发电机组在长时间运行过程中，由于受到了复杂的气象和环境条件的影响，齿轮箱机械组件可能会受到疲劳载荷的作用，导致齿轮箱的寿命缩短，甚至出现断裂的情况。
4. 转速不匹配问题风力发电机组中的风轮机和发电机的转速并不完全匹配，因此齿轮箱在将两者的转速匹配的过程中可能会存在问题，可能会导致齿轮的过早磨损或者噪音增大的情况。
二、应对策略探究1. 加强齿轮箱设计的强度分析针对超载运行和疲劳载荷问题，应加强齿轮箱的设计强度分析，确保齿轮箱在受到外界不稳定因素的影响时依然能够保持稳定的运行状态。
可以通过采用高强度材料、优化结构设计等方式来提高齿轮箱的承载能力，从而延长齿轮箱的使用寿命。
2. 改进齿轮箱的润滑系统针对润滑不良问题，可以改进齿轮箱的润滑系统，采用更为智能化的润滑设备，并根据具体的气象条件设计相应的润滑方案，以确保齿轮箱在各种气候条件下能够保持良好的润滑状态，减小摩擦和磨损。
风力发电机组齿轮箱故障分析及检修
风力发电机组齿轮箱故障分析及检修齿轮箱是风力发电机组中非常重要的一个组成部分，它起到传递风机机组运动和与发电机连接的作用。
由于齿轮箱工作环境的特殊性和长期工作的高负荷，它可能会遇到各种各样的故障。
本文将分析几种常见的齿轮箱故障以及相应的检修方法。
1.齿轮箱振动过大：振动过大是齿轮箱故障中最常见和最重要的问题之一、当齿轮箱振动过大时，会导致齿轮磨损加剧，同时也会对其他部件造成损害。
另外，振动过大还会影响系统的运行效率和可靠性。
检修方法：-检查齿轮箱支撑结构是否完好，并进行必要的修复或更换。
-检查齿轮箱内部的齿轮轴承是否磨损，如有需要及时更换。
-检查齿轮箱油液的质量和量是否符合要求，并及时更换。
-检查齿轮箱的齿轮间隙是否过大，如有需要及时调整。
2.齿轮磨损：齿轮箱中的齿轮长期工作，会导致齿轮表面磨损。
齿轮磨损不仅会影响齿轮传动的可靠性和效率，还会增加设备的噪音和振动。
检修方法：-检查齿轮箱内部的齿轮和齿轮轴承是否磨损严重，如有需要及时更换。
-检查齿轮箱的润滑系统是否正常工作，及时添加润滑剂。
-检查齿轮箱的齿轮间隙是否适当，如不适当需进行调整。
3.轴承故障：齿轮箱中的轴承是支撑齿轮和传递力的重要部件，长期工作会导致轴承磨损和损坏。
检修方法：-检查齿轮箱中的轴承是否磨损或损坏，如有需要及时更换。
-检查轴承安装是否正确，确保轴承在运行期间不会发生偏移或过紧。
4.油液问题：齿轮箱中的油液起到润滑和冷却作用，长期使用会导致油液老化和污染。
油液老化和污染会影响齿轮、轴承和密封件的寿命。
检修方法：-检查齿轮箱内部的油液质量和量是否正常，如有需要及时更换。
-定期清洗和更换油液过滤器，避免油液中的杂质对齿轮箱的影响。
5.密封问题：齿轮箱中的密封件是避免油液泄漏和防止外部杂质进入的重要部件，长期使用会导致密封件老化和损坏。
检修方法：-定期检查和更换齿轮箱的密封件，确保密封性能正常，避免油液泄漏和杂质进入。
总结：齿轮箱是风力发电机组中一个重要的组成部分，其故障会直接影响整个系统的运行效率和可靠性。
风力发电机组齿轮箱故障分析及检修分解
风力发电机组齿轮箱故障分析及检修分解齿轮箱是风力发电机组的核心部件之一，其主要功能是将风轮通过传动装置传递给发电机，以产生电能。
由于齿轮箱在长时间运转中承受着大负荷，容易出现故障，因此对于齿轮箱的故障分析及检修分解非常重要。
一、故障分析1.齿轮磨损：由于齿轮箱长时间高速运转，容易导致齿轮之间的磨损，如果磨损过大，会导致齿轮箱传动不稳，产生异响。
2.轴承损坏：齿轮箱中的轴承承受着极大的压力和摩擦，如果润滑不良或者长时间运转，会导致轴承损坏，从而导致齿轮箱工作不正常。
3.油封漏油：齿轮箱中的油封容易因为长时间使用或者质量问题导致漏油，这会导致齿轮箱内部润滑油减少，影响齿轮的润滑和工作效果。
4.齿轮箱内部异物：在齿轮箱长期运转过程中，由于各种原因，容易进入异物，如金属粉尘、灰尘等，这些异物会加剧齿轮磨损和轴承损坏。
二、检修分解1.卸下齿轮箱：首先需要将风力发电机组的叶片停止转动，并释放动力系统的压力，然后使用专业工具将齿轮箱卸下。
2.拆卸齿轮箱壳体：将齿轮箱的壳体螺栓依次松开，小心拆下齿轮箱壳体，避免损坏内部零件。
3.检查齿轮磨损情况：清洁齿轮箱内部，使用专业工具检查齿轮的磨损情况，如果磨损严重，需要更换新的齿轮。
4.检查轴承情况：拆卸齿轮箱内部的轴承，清洗并检查轴承的磨损情况，如果磨损严重，需要更换新的轴承。
5.更换油封：检查齿轮箱油封的密封情况，如果发现漏油，需要将旧的油封拆下并更换新的油封。
6.清理异物：彻底清理齿轮箱内的异物，包括金属粉尘、灰尘等，以保证齿轮箱的正常运转。
7.组装齿轮箱：将清洗过的齿轮、轴承重新组装到齿轮箱内，并按照正确的工装和顺序进行安装，最后紧固螺栓，确保齿轮箱的完整性和稳定性。
8.完善润滑系统：重新注入适量的润滑油，并确保油封的良好密封，防止油漏。
总结：对于风力发电机组的齿轮箱故障分析及检修分解，需要细致入微地检查齿轮、轴承、油封和异物等情况，及时进行更换和清理。
只有确保齿轮箱的正常运转，才能保证风力发电机组的高效工作。
风电机组齿轮箱故障分析报告
风电机组齿轮箱故障分析报告一、引言随着全球对清洁能源的需求不断增长，风力发电作为一种可再生、清洁的能源形式，得到了广泛的应用和发展。
风电机组是风力发电系统的核心设备，而齿轮箱作为风电机组的关键部件之一，其运行状态直接影响着整个风电机组的性能和可靠性。
然而，由于风电机组运行环境恶劣、工况复杂，齿轮箱容易出现各种故障，给风电场的运行和维护带来了巨大的挑战。
因此，对风电机组齿轮箱故障进行深入分析，找出故障原因，提出有效的预防和维护措施，对于提高风电机组的可靠性和经济性具有重要意义。
二、风电机组齿轮箱的结构和工作原理（一）结构风电机组齿轮箱通常由行星齿轮系、平行轴齿轮系、箱体、轴承、润滑冷却系统等组成。
行星齿轮系具有体积小、承载能力大、传动比大等优点，常用于风电机组齿轮箱的高速级；平行轴齿轮系则用于低速级，以实现最终的输出扭矩。
（二）工作原理风电机组的叶片在风力的作用下旋转，通过主轴将扭矩传递给齿轮箱。
齿轮箱通过各级齿轮的传动，将转速逐渐提高或降低，以满足发电机的转速要求，同时将扭矩传递给发电机，实现机械能到电能的转换。
三、风电机组齿轮箱常见故障类型（一）齿轮故障1、齿面磨损齿面在长期的啮合过程中，由于摩擦和润滑油中的杂质等因素，会导致齿面磨损。
轻度磨损会影响齿轮的传动精度，严重磨损则会导致齿轮失效。
2、齿面胶合在高速、重载和润滑不良的情况下，齿面接触区温度过高，导致润滑油膜破裂，两齿面金属直接接触并相互粘连，形成齿面胶合。
3、齿面点蚀齿面在反复的接触应力作用下，会产生疲劳裂纹，裂纹扩展后形成点蚀坑。
点蚀会降低齿轮的承载能力，严重时会导致齿轮折断。
4、轮齿折断轮齿在承受过大的载荷或存在制造缺陷时，会发生折断现象，导致齿轮箱无法正常工作。
（二）轴承故障1、疲劳剥落轴承在长期的交变载荷作用下，滚道或滚动体表面会产生疲劳裂纹，裂纹扩展后形成剥落坑。
2、磨损轴承在工作过程中，由于润滑不良、异物侵入等原因，会导致滚道和滚动体表面磨损。
风电齿轮箱的各部分失效与故障分析
风电齿轮箱的各部分失效与故障分析引言：随着可再生能源的快速发展，风能逐渐成为全球范围内的一种重要的可再生能源，而风电齿轮箱作为风力发电机组的核心部件，具有承担巨大负荷和高速旋转的特点。
然而，由于操作环境恶劣且长期运行，齿轮箱容易出现各种失效和故障。
一、齿轮失效1. 疲劳失效疲劳失效是由于重复应力作用下齿轮金属材料的疲劳断裂引起的。
这种失效通常发生在齿轮接触区域，在长时间高速旋转和不可预测的加载条件下，会在齿根处形成疲劳裂纹，最终导致齿轮断裂。
2. 磨损失效磨损是齿轮箱常见的一种失效形式，主要分为表面磨损和微观磨损。
表面磨损通常由于载荷过大、润滑不良或者颗粒污染引起，而微观磨损则是由于齿面摩擦和接触疲劳引起的。
3. 腐蚀失效腐蚀是由于介质中存在酸、碱或者其他化学物质，导致齿轮表面与润滑油发生化学反应而损坏的失效形式。
腐蚀会破坏齿轮的表面硬度，导致齿轮表面变薄，减小载荷传输能力，并可能引发其他类型的失效。
二、轴承失效1. 疲劳失效轴承疲劳失效是由于反复的加载引起轴承材料的裂纹形成和扩展。
这种失效通常在负荷高、转速快的情况下发生，长期运行会导致轴承表面的疲劳裂纹逐渐扩展，最终导致轴承失效。
2. 磨损失效轴承磨损是由于齿轮箱工作时产生的颗粒污染、不良润滑或由于杂质引起的磨损。
磨损会导致轴承零件间的摩擦增加，从而引发轴承的过早失效。
3. 温度失效高温会导致轴承材料的变形和热膨胀，进而损坏轴承的内部结构。
过高温度使轴承的润滑脂失效，从而导致轴承的寿命缩短。
三、油封失效油封是齿轮箱中非常关键的部件，主要用于防止润滑油泄漏以及防止灰尘和污染物进入齿轮箱。
油封失效通常由封口材料老化、密封面损坏或过度磨损引起。
失效的油封会导致润滑油泄漏和外界污染物进入齿轮箱，进而引发齿轮、轴承等更严重的故障。
四、齿轮箱振动失效振动是齿轮箱失效的重要标志，它可以预示齿轮、轴承和其它部件的故障。
齿轮箱振动失效可能由于不平衡、松动、轴承故障、齿轮磨损等原因引起。
风力发电机组齿轮箱磨损分析与故障诊断
风力发电机组齿轮箱磨损分析与故障诊断随着环保意识的日益增强，风力发电作为一种可再生能源，受到越来越多人的关注。
而作为风力发电机组中最核心的组件之一，齿轮箱在运行中承担着转换风能为电能的重要作用。
然而，齿轮箱在长时间高速运转下，往往会产生磨损或故障，导致设备停机维修，严重影响发电效率和运行成本。
因此，风力发电机组齿轮箱的磨损分析与故障诊断显得尤为重要。
一、风力发电机组齿轮箱的工作原理风力发电机组齿轮箱是将风轮旋转的动能转换为发电机的电能的核心装置，其工作原理主要是通过齿轮传动的方式，将风轮转速转化为适合发电机转动的速度。
齿轮箱由多组不同直径和模数的齿轮组成，其中的一组齿轮负责将垂直旋转的风轮转向为水平旋转，并将风轮总转速提高到适合发电机转动的速度。
二、风力发电机组齿轮箱的磨损类型随着风力发电机组设备在实际运行中的不断使用，摩擦和磨擦的作用下，齿轮箱内的齿轮、轴承等部件会出现一定的磨损，具体而言主要有以下几种类型。
1. 齿面磨损：由于高速运转下，齿轮在互相啮合的过程中产生的摩撞和磨擦等现象，使得铸铁材料逐渐失去表面层，从而产生齿面磨损现象，进而影响齿轮通过啮合传递动力的能力。
2. 轴承损伤：轴承在高速运转中，由于部件之间的摩擦作用和不可避免的疲劳损伤，轴承表面产生了许多细小的条状或磨损颗粒，进而加速轴承损伤。
3. 齿轮剥落：由于应力过大或者材料疲劳程度增加，会导致齿轮表面发生剥落现象，严重时会形成齿轮脱落，导致齿轮箱无法正常运转。
4. 沉积物沉淀：风力发电机组在运行中由于环境等原因，很容易在输油管路、油箱内部等处积聚沉积物或污染物，从而形成沉积物沉淀，堵塞油道或导致机件故障。
三、风力发电机组齿轮箱的故障诊断方法及时准确地发现和分析齿轮箱的故障或磨损，对于设备的正常运转和降低维修成本至关重要。
故障诊断方法有很多种，下面重点介绍两种常用的方法。
1. 声振分析法：通过齿轮箱内部机构产生的声振信号，分析齿轮与轴承的运动情况，提取有利于故障诊断的特征参数，进行故障鉴定和故障分析，达到快速准确诊断齿轮箱故障的目的。
风力发电机组齿轮箱故障诊断
风力发电机组齿轮箱故障诊断风力发电机组齿轮箱故障诊断一、风电机组齿轮箱的结构及运行特征我国风电场中安装的风电机组多数为进口机组。
近几年来，一批齿轮箱发生故障，有些由厂家更换，也有的由国内齿轮箱专业厂进行了修理。
有的风场齿轮箱损坏率高达40~50%，极个别品牌机组齿轮箱更换率几乎接近100%。
虽然齿轮箱发生损坏不仅仅在我国出现，全世界很多地方同样出现过问题，但在我国目前风电机组运行出现的故障中已占了很大比重，应认真分析研究。
1) 过去小容量风电机组齿轮箱多采用平行轴斜齿轮增速结构，后来为避免齿轮箱造价过高、重量体积过大，500kW以上的风电机组齿轮箱多为平行轴与行星轮的混合结构。
由于风电机组容量不断增大，轮毂高度增加，齿轮箱受力变得复杂化，这样就造成有些齿轮箱可能在设计上就存在缺陷。
2) 由于我国有些地区地形地貌、气候特征与欧洲相比有特殊性，可能对标准设计的齿轮箱正常运行有一定影响。
我国风电场多数处于山区或丘陵地带，尤其是东南沿海及岛屿，地形复杂造成气流受地形影响发生崎变，由此产生在风轮上除水平来流外还有径向气流分量。
我国相当一部分地区气流的阵风因子影响较大，对于风电机组机械传动力系来说，经常出现超过其设计极限条件的情况。
作为传递动力的装置-齿轮箱，由于气流的不稳定性，导致齿轮箱长期处于复杂的交变载荷下工作。
由于设备安装在几十米高空，不可能容易地送到工厂检修，因此经常进行状态监视可以及时发现问题，及时处理，还可以分析从出现故障征兆到彻底失效的时间，以便及时安排检修。
3) 在我国北方地区，冬季气温很低，一些风场极端(短时)最低气温达到-40℃以下，而风力发电机组的设计最低运行气温在-20℃以上，个别低温型风力发电机组最低可达到-30℃。
如果长时间在低温下运行，将损坏风力发电机组中的部件，如齿轮箱。
因此必须对齿轮箱加温。
齿轮箱加温是因为当风速较长时间较低或停风时，齿轮油会因气温太低而变得很稠，尤其是采取飞溅润滑部位，无法得到充分的润滑，导致齿轮或轴承短时缺乏润滑而损坏。
风力发电齿轮箱机械设计存在的问题及应对策略探究
风力发电齿轮箱机械设计存在的问题及应对策略探究1.齿轮失效齿轮箱作为风力发电系统中的关键部件，承受着巨大的负荷和工作压力，长期高速运转容易导致齿轮表面磨损和疲劳脱落，严重时还会造成齿轮箱的失效。
齿轮失效不仅影响了风力发电机组的正常运行，还给维护和修理工作带来了不小的困难。
2.振动过大风力发电机组在运行过程中，容易因风能的不稳定性而引起振动过大的问题，这不仅影响了风力发电机组的工作效率，还可能导致机械零部件的损坏，尤其是对齿轮箱的影响最为明显。
3.使用寿命不长由于风力发电齿轮箱长期承受着高速和大负荷的工作状态，其使用寿命通常比较短，这不仅增加了风力发电系统的维护成本，还制约了风力发电产业的发展速度。
二、应对策略探究1.优化齿轮材料及工艺为了解决齿轮失效的问题，可以通过优化齿轮材料和工艺来提高齿轮的耐磨性和强度，例如采用更高强度的材料、提高齿轮表面硬度、改进齿轮加工工艺等，以此来提高齿轮的使用寿命和可靠性。
2.加强振动监测与控制针对振动过大的问题，可以加强对风力发电机组的振动监测，及时发现隐患并进行相应的控制措施，可以采用振动传感器等设备来监测齿轮箱的振动状况，一旦发现振动异常，可以立即采取措施解决问题。
3.改进润滑系统改进齿轮箱的润滑系统，提高齿轮的润滑性能，可以有效减少齿轮的磨损与损坏，延长齿轮箱的使用寿命。
4.加强定期维护与检修风力发电齿轮箱作为风力发电系统中的核心部件，需要加强对其的定期维护与检修，及时发现齿轮箱中存在的问题并加以修复，可以采用红外热像仪等设备对齿轮箱进行热态监测，以及定期更换润滑油等手段来提高齿轮箱的可靠性。
风力发电齿轮箱机械设计存在的问题是一个综合性的工程问题，需要从材料、结构、工艺、润滑、监测与控制等方面加以综合考虑解决。
只有通过多方面的优化和改进，才能最终有效解决风力发电齿轮箱机械设计存在的问题，提高风力发电系统的稳定性和可靠性，推动风力发电产业的健康发展。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
风力发电机组齿轮箱的结构研究及故障分析路 宏1,王文婷2(1.包头轻工职业技术学院,内蒙古包头 014035;2.内蒙古化工职业学院,内蒙古呼和浩特 010070) 摘 要:最近几十年来,世界风力发电技术取得了突飞猛进的发展,风能也已成为世界能源中增长最快的一种。
由于风电产业的飞速发展,所以促成了风电装备制造业的繁荣,而风电齿轮箱作为风电机组的核心部件,倍受国内外风电相关行业和研究机构的关注。
但是我国风电齿轮箱的研究起步较晚,技术薄弱,特别是兆瓦级风电齿轮箱,主要依靠引进国外技术。
因此,急需对兆瓦级风电齿轮箱进行自主开发研究,真正掌握风电齿轮箱设计制造技术,以实现风机国产化目标。
关键词:风力发电机组齿轮箱;结构;故障分析 中图分类号:T K83 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2011)22—0016—03 随着煤、石油等能源的逐渐枯竭,人类越来越重视可再生能源的利用。
而风力发电是可再生能源中最廉价、最有希望的能源,并且是一种不污染环境的"绿色能源"。
全世界风电装机总容量已超过1000万千瓦,我国风力发电、风电设备制造市场发展前景广阔,今后30年内,我国风力发电的装机容量可能超过核电,成为第三大发电电源,风力发电技术已日趋成熟,在可再生的绿色能源的开发领域中占有突出的地位,具有重要的开发利用价值。
1 风力发电齿轮箱的研究现状并网运行的风力发电技术兴于20世纪80年代,并迅速实现了商品化、产业化,作为一项新的能源技术开始受到更多国家的重视。
风电产业的飞速发展促成了风电装备制造业的繁荣,风电齿轮箱作为风电机组中最重要的部件,倍受国内外风电相关行业和研究机构的关注。
风机增速齿轮箱是风力发电整机的配套产品,是风力发电机组中一个重要的机械传动部件,它的重要功能是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机,使其得到相应的转速进行发电,它的研究和开发是风电技术的核心,并正向高效、高可靠性及大功率方向发展。
尽管国际上齿轮箱设计技术已经比较成熟,但统计数据表明,齿轮箱出现故障仍然是风机故障的最主要原因,约占风机故障总数的20%左右。
目前我国大型风力发电机组的开发主要是引进国外成熟的技术,关键就是因为我国的设计水平不高。
对于现行主流的兆瓦级以风力发电机组,国内的几十家生产厂商绝大多数采用的是引进国外的成熟技术。
由于传递的功率大,对兆瓦级增速齿轮传动的可靠性和寿命要求非常高,因而增速齿轮的设计是整个风力发电机组稳定运行的关键。
2 风力发电机组齿轮箱的概述2.1 齿轮箱的功能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。
根据机组的总体布置要求,有时将与风轮轮毂直接相连的传动轴(俗称大轴)与齿轮箱合为一体,也有将大轴与齿轮箱分别布置,其间利用涨紧套装置或联轴节连接的结构。
为了增加机组的制动能力,常常在齿轮箱的输入端或输出端设置刹车装置,配合叶尖制动(定浆距风轮)或变浆距制动装置共同对机组传动系统进行联合制动。
风力发电受自然条件的影响,一些特殊气象状况的出现,皆可能导致风电机组发生故障,而狭小的机舱不可能像在地面那样具有牢固的机座基础,整个传动系的动力匹配和扭转振动的因素总是集中反映在某个薄弱环节上,大量的实践证明,这个环节常常是机组中的齿轮箱。
因此,加强对齿轮箱的研究,重视对其进行维护保养的工作显得尤为重要。
2.2 齿轮箱的结构风力发电机组可分为无齿轮箱驱动的直联式和齿轮箱驱动式两种。
目前,齿轮箱驱动型有一定的成本优势,仍是国际上采用的主流结构型式。
齿轮箱驱动式风力发电机组的具体结构如上图1所示.齿轮箱布置在叶轮和发电机之间,它将叶轮受风力作用旋转而产生的动力传递给发电机发电,同时将叶轮16内蒙古石油化工 2011年第22期 收稿日期:2011-08-10输入的很低的转速转变为满足发电机所需的转速。
图1 风力发电机整体结构图3 风力发电机组齿轮箱常见故障及处理措施近年来随着风电机组单机容量的不断增大,以及风电机组的运行时间的逐渐累积,由齿轮箱故障或损坏引起的机组停运事件时有发生,由此带来的直接和间接损失也越来越大,维护人员投入相关工作的工作量也有上升趋势。
这就促使越来越多的风电场开始加强齿轮箱的日常监测和定期保养工作。
我国风电场中安装的风电机组多数为进口机组。
近几年来,一批齿轮箱发生故障,有些由厂家更换,也有的由国内齿轮箱专业厂进行了修理。
有的风场齿轮箱损坏率高达40～50%,极个别品牌机组齿轮箱更换率几乎接近100%。
虽然齿轮箱发生损坏不仅仅在我国出现,全世界很多地方同样出现过问题,但在我国目前风电机组运行出现的故障中已占了很大比重,应认真分析研究。
归纳起来,我国风电场经常发生齿轮箱故障可能主要有以下三方面。
3.1 齿轮箱润滑不良造成齿面、轴承过早磨损3.1.1 齿轮箱出现此故障可能存在的原因大气温度过低,润滑剂凝固,造成润滑剂无法到达需润滑部位而造成磨损; 润滑剂散热不好,经常过热,造成润滑剂提前失效而损坏机械啮合表面; 滤芯堵塞、油位传感器污染,润滑剂“中毒”而失效。
针对此故障的措施。
应分阶段加载试验,分别以额定载荷的25%、50%、75%、100%加载,每一阶段运转以平衡油温为主,一般不得小于2小时,最高油温不得超过80t C,其不同轴承间的温差不得高于15℃。
齿轮箱的润滑十分重要,良好的润滑能够对齿轮和轴承起到足够的保护作用。
为此,必须高度重视齿轮箱的润滑问题,严格按照规范保持润滑系统长期处于最佳状态。
齿轮箱常采用飞溅润滑或强制润滑,一般以强制润滑为多见。
因此,配备可靠的润滑系统尤为重要。
电动齿轮泵从油箱将油液经滤油器输送到齿轮箱的润滑管路,对各部分的齿轮和传动件进行润滑,管路上装有各种监控装置,确保齿轮箱在运转当中不会出现断油。
在齿轮箱运转前先启动润滑油泵,待各个润滑点都得到润滑后,间隔一段时间方可启动齿轮箱。
当环境温度较低时,例如小于10℃,须先接通电热器加机油,达到预定温度后才投入运行。
若油温高于设定温度,如65℃时,机组控制系统将使润滑油进入系统的冷却管路,经冷却器冷却降温后再进入齿轮箱。
管路中还装有压力控制器和油位控制器,以监控润滑油的正常供应。
若发生故障,自诊断监控系统将立即发出报警信号,使操作者能迅速判定故障并加以排除。
风力发电齿轮箱属于闭式齿轮传动类型,其主要的失效形式是胶合与点蚀,故在选择润滑油时,重点是保证有足够的油膜厚度和边界膜强度。
因为在较大的温差下工作,要求粘度指数相对较高。
为提高齿轮的承载能力和抗冲击能力,适当地添加一些极压添加剂也有必要,但添加剂有一些副作用,在选择时必须慎重。
在齿轮箱运行期间,要定期更换润滑油,第一次换油应在首次投入运行500小时后进行,以后的换油周期为每运行5,000-10,000小时。
在运行过程中也要注意箱体内油质的变化情况,定期取样化验,若油质发生变化,氧化生成物过多并超过一定比例时,就应及时更换。
3.2 设计生产上存在缺陷尽管我国风电齿轮箱国产化工作近年来取得了长足的进步,基本掌握了兆瓦级以下机组的设计制造技术,并形成了750kW至1.5MKW风电增速箱的批量生产能力,但目前仍存在以下问题: 国内缺乏基础性的研究工作和基础性的数据,对国外技术尚未完全消化,自主创新能力不足。
严重缺乏既掌握低速重载齿轮箱设计制造技术又了解风电技术的人才,缺乏高水平的系统设计人员。
未完全掌握大型风电增速箱的设计制造技术,产品以仿制为主,可靠性不高,质量稳定性较差。
掌握设计制造技术的企业数量较少,无论是产品数量还是产品质量都难以满足市场需要。
缺乏大型试验装置及测试手段。
缺乏行业资源共享、信息互通、共同发展的平台和机制。
与进口齿轮箱相比价格差距过大,市场价位偏低,齿轮箱制造商承担的风险较大,不利于产品可靠性的提高、行业的快速发展及企业研发资金的投入。
我国目前对大型风电齿轮箱的设计制造技术尚缺乏系统深入的研究,现场运行维护经验和基础数据还比较匮乏,设备国产化率较低,可靠性不高,这些因素都制约了我国风电事业的快速发展。
齿轮的承载能力计算一般按照ISO6336(德国标准DIN3990)进17 2011年第22期 路宏等 风力发电机组齿轮箱的结构研究及故障分析行。
当无法从实际运行得到经验数据时,厂家可能选用的应用系数KA 为1.3,但实际上由于风载荷的不稳定性,使得设计与实际具有偏差,造成齿轮表面咬伤甚至表面载荷过大而疲劳破坏。
说明当选择应用系数KA 为1.3时,齿轮传动链中载荷远超出按假设设计值。
如果轴承选择不合适,由于轴向载荷相当大,而造成轴承损坏。
3.3 风电机组齿轮箱振动故障风力发电机组齿轮箱的自身振动特性,与其发生故障密不可分,振动对运行状态有很大影响,研究齿轮箱的振动特性,主要是了解其固有振动频率、振型、形变等,要避免不同部件固有频率相同发生共振,另外,避免齿轮工作在故障频率。
风力发电机组齿轮箱的振动不可避免,剧烈的振动将引发齿轮偏心、断裂等故障,则应采取必要的减振降噪措施,使噪声声压级符合要求,最常用的解决方法就是安装减振支撑。
目前大部分采用三点支撑系统(单轴承结构,图2所示)的风力发电机组,其齿轮箱减振系统主要采用的是轴瓦式弹性支撑。
轴瓦式齿轮箱减振支撑由上、下两瓣弹性体组成。
弹性体采用偏心式结构设计,在一定的温度和压力下硫化成型。
安装时利用产品的偏心量,通过预压缩的方式将其固定于齿轮箱支撑座中。
这种结构的齿轮箱减振支撑的承载能力强,能够承受来自径向和轴向的冲击载荷,有着良好的阻尼及减振性能。
图2 三点支撑系统M W 级以下的风力发电机中,减振支撑的弹性体一般通过芯轴压装于齿轮箱扭力臂中,见图3所示。
这种结构的减振支撑,其上、下弹性体安装困难,且在端部无挡板,在轴向无约束,呈自由状态,在长期的交变载荷作用下可能出现轴向窜出,从而影响了产品的减振性能。
在MW 级以上的风机中,其减振支撑采用另外一种结构形式,如图4所示。
减振支撑的弹性体安装在齿轮箱两侧的支撑座内,每台4对,在弹性体的两端设置有挡块,可以防止弹性体发生轴向窜出,并且弹性体安装简单,拆卸方便。
图3 弹性体安装图 图4 减振支撑系统结构图4 结论在风力发电机组中,齿轮箱是重要的部件之一,必须正确使用和维护,以延长使用寿命。
综上所述,由于我国风力发电起步较晚,对于齿轮箱的研究技术还处于摸索阶段,齿轮箱的故障诊断还需要有一定的时间和更多的实践。
风力发电机组由于结构复杂,转速变化频繁,故障类型多,有必要采用状态监视系统对风力发电机组齿轮箱进行检测,对于我们发现和正确判断出现的故障以及判断故障位置和可能的原因有很大的帮助,从风力发电机组运行管理的角度来看,我们必须了解齿轮箱的状态,以及当出现问题时能得到正确的判断和相应的处理。