风电齿轮箱高速轴故障处理与分析_招妙妍

找到数控系统硬盘上以前在正常情况下备份的 PLC 压缩文件 dir\myplc_ch.com 未找到”的报警。将替换的备份 PCU50 硬盘上
进行回装，但在回装完成后，总是出现“PLC 未启动”报警。
的 NC 数据，重装到 NCU 后，出现了新的故障：OP 面板所有操
分析处理：由于之前已用 STEP7 软件将该机床的 PLC 原程 作软键均失灵，不能操作，但机床控制键盘上的按键均有效。重
PPSC1290 型两级行星一级平行轴传动结构的齿轮箱，虽然低
速级和中间级采用了两级行星传递结构，使用过程中表现得
比较稳定，但作为高速级的第三级平行轴传递结构因为转速
较高，相对扭矩也大，长时间持续工作，出现故障的情况比较
多。
二、故障
某日，汕头风场 22# 机组运行中发现齿轮箱高速轴后轴承
温度偏高，类似火车撞击铁轨的低沉异响。用听针对齿轮箱各级
一些 NC 和 PLC 等重要数据丢失而导致的数控系统故障。以 来处理，前提是必须先用 STEP7 在外部 PC 中备份 PLC 原程
840D 系统为例，对数据恢复过程中可能出现的问题进行分析处 序。
理如下。
故障 2 一台 840D 国产数控镗床，系统在初始自检时出现
故障 1 一台用 840D 数控系统改造的俄罗斯车削加工中 蓝屏及报警字符，反复自动重启，无法正常引导。用相同型号的
维护与修理
840D 数据恢复典型故障处理
范恒
摘要 介绍几例西门子 840D 系统数据恢复回装过程中的典型故障现象及处理。 关键词 840D 数据恢复 故障处理 中图分类号 TP2 文献标识码 B
数据备份恢复是数控设备维修经常使用的方法，用以解决 的故障。若在清空后回装仍会出现上述情况，即可采用以上方法
（其地址为 6），所以无法将 PLC 程序下载到 NCU 中。
后，OP 可以正常操作；④经查找确认此 PCU50 硬盘中的“my－
（3）在 NCU 面板上清空 PLC 后，PLC 节点出现在 STEP7 节 plc_ch.com”文件丢失，从相同机床 PCU50 里复制文件到此机床
点列表中，但其内容为空，此时打开 PC 上备份的 PLC 原程序将 上，报警解除。
→“Opreating Mode”→“Start-up”来启动 PLC。
可能产生数据通信引起的故障，即此机床 PLC 与替换的 PCU50
由于 840D 系统具有版本差异性，即存在数据处理、数据存 中的 MMC 及 NC 数据之间通信故障引起的异常，其他机床上的
储功能的高低端差异，因此在回装数据之前，最好将 NC 及 PLC NC 数据不一定能与本机床的 PLC 数据匹配，所以才导致 OP 面
上电。
到出厂默认值；②在清空 PLC 数据之前，为了确保数据不丢失，
（2）进入 STEP7 操作界面，打开已发现的“节点”列表，在有 使用 STEP7 软件将机床的 PLC 程序上传到 PC，以做备份之用；
“PLC 未启动”报警状态下，STEP7 并未发现 PLC 的节点地址 ③回装原机床 NC 卡中备份的 NC 数据和 PLC 数据，数据恢复
入轴之间采用了高弹性高适应对中能力的 Centa 弹性联轴器， 后来换用 SKF 品牌的 31328XJ2/DF，极限转速为 2200r/min，使
仅对后端发电机下沉后有一定的补偿调解作用，但齿轮箱输出 用至今没有出现任何异常。
W11.09-07
轴的高速轴前、后轴承所承受的载荷更加复杂，出现故障的情况 —— —— —— —— —— —— —— —
其下载。
840D 是由 NC-CPU、PLC-CPU 及 MMC-CPU3 个微处理器
（4）下载完成后，机床仍会出现“PLC 未启动”报警，此时进 组成的数控系统，在功能上既相互分工，又相互协调通信，工作
入到已下载的 PLC 程序中，点击“PLC”→“Diagnostics/Settings” 时进行数据交换及存储。只要发生数据传输、存储和交换，就有
判断，齿轮箱高速轴轴承温升异常和异响原因是高速轴轴承损
坏。损坏的高速轴前轴承辊柱见图 1。
更换高速轴前轴承，型号由 NKE
NJ2324E.M 换为 SKF NJ2324ECMA，
测量轴承外圈跟齿轮箱配合处的间
隙。考虑到轴承的破损可能导致有碎
片掉入箱体，于是将齿轮箱油放光，
用 32 插板以及 65 插板将第 3 个加
齿轮进行检查，低速级齿轮和中速级齿轮运行的响声不是很大，
但高速轴一侧听到的异响声明显。初步判断齿轮箱高速轴轴承
或者齿轮可能有损坏。随后检查齿轮箱润滑油位和润滑油油压，
都在正常范围。齿轮箱润滑油油温和旁边的其他齿轮箱润滑油
油温相比偏高，齿轮箱润滑油过滤器前后压差偏大。
用内窥镜检查，发现高速轴前轴承滚子辊柱碎裂脱落。由此
热器拆开，检查是否有轴承碎片，以
便清理。清理完齿轮箱底部的轴承碎
片，重新装上加热器。
拆下的高速轴后轴承是圆锥滚
子轴承，此轴承滚子的磨损点蚀失
效，导致滚子接触面金属粘连剥落，
进而导致辊柱破裂。轴承中靠近发电
图1
机侧的辊柱普遍产生表面金属粘连剥落，而靠近齿侧的辊柱没 有磨损，只有被灼烧的痕迹（图 2）。
是一家专业设计生产风电增速齿轮箱的公司，早期伴随国内直
接进口德国风电机组或引进德国风电机组设计技术的时候，曾
经有一批风电机组采用了 Jake 公司增速齿轮箱。
汕头风场采用的 33 台 1.5MW 双馈型变桨变频风力发电
机 组 ， 机 组 中 使 用 的 齿 轮 箱 全 部 是 德 国 Jake 公 司 生 产 的
数据执行总清，使 NCK RAM 和 PLC RAM 中的内容全部清空， 板操作按钮失灵。机床报警的原因是由于更换的 PCU50 里并没
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回到出厂状态，这样恢复数据可以避免出现一些数据回装导致 有与原 PLC 程序相匹配的报警文本 myplc_ch.com 文件。如果要
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序备份到外部 PC 的硬盘上，所以决定用 STEP7 软件将该程序 新关机再开机，故障依旧，之前的报警也存在。
重新下载到机床 NCU 中，步骤如下：
分析处理：①由于 OP 面板失灵，不能操作，所以不能进入
（1）用适配器和通信电缆将 PC 和 NCU 连接后，PC 和机床 回装数据界面，只能执行 NC 和 PLC 的总清，使所有数据都回复
图2 由于 Jake1.5MW 风电增速齿轮箱采用 2P+1H 传动结构型 式（图 3），高速轴后轴承是双向固定，轴承外圈通过端盖预紧。 这种固定方式特别容易受到装配精度的影响。间隙过大，容易造 成轴向窜动；间隙过小，润滑不充分，加剧摩擦生热，表面软化， 过早出现异常剥落。
图3
跉賮 设备管理与维修 2011 №9
心，由于维修需重装 PLC 程序，为安全起见，先将现有的 PLC 程 PCU50 替换此机床的 PCU50，开机正常进入 HMI 操作界面，但
序利用系列启动备份到数控系统硬盘上，再将 PLC 清空，然后 出 现 了 “ 列 表 中 报 警 文 本 已 满 ， 文 本 数 过 大 ，F：\dh\mb.
会比较多。更换轴承后，重新对机组进行对中调整，机组运转至
作者通联：中山市中等专业学校 广东中山市五桂山石鼓
今一切正常。
职业教育园区 528458
拆下来的轴承为 NKE 品牌的 31328X/DF，根据 NKE 样本
E-mail：shajiujiu@21cn.com
〔编辑 利 文〕
维护与修理
设备管理与维修 2011 №9 跊賮
三、故障原因
介绍，圆锥滚子轴承 31328X/DF 采用油润滑时额定转速为
机组在使用过程中，由于发电机重量和工作过程中的动载 1300r/min，但 Jake1.5MW 齿轮箱运行中额定转速为 1750r/min，
荷，导致机座后端有一定的下沉，虽然齿轮箱输出轴和发电机输 实际运行速度可能高达 1800r/min，远大于样本上规定的转速。
风电齿轮箱高速轴故障处理与分析
招妙妍
摘要 风力发电机组中使用的德国 Jake 公司增速齿轮箱，齿轮箱高速轴轴承滚子辊柱碎裂。有对中问题，也有选用的轴承极限 转速低的问题。
关键词 风电 齿轮箱 高速轴轴承 中图分类号 TK83 文献标识码 B
一、简介
德国 Jahnel-Kestermann Getriebewerke GmbH （简称 Jake）