齒輪箱故障分析和維護(hù)使用.doc

1、風(fēng)電齒輪箱的故障分析和維護(hù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由葉片、增速齒輪箱、控制系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、塔架等組成。其中增速齒輪箱作為其傳動系統(tǒng)起到動力傳輸?shù)淖饔?，使葉片的轉(zhuǎn)速通過增速齒輪箱增速，使其轉(zhuǎn)速達(dá)到發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，以供發(fā)電機(jī)能正常發(fā)電.因此增速齒輪箱設(shè)計(jì)及制造相當(dāng)關(guān)鍵。同時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組增速齒輪箱由于其使用條件的限制,要求體積小，重量輕，性能優(yōu)良,運(yùn)行可靠,故障率低.隨著風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展，更多更大功率的機(jī)組投入商業(yè)化運(yùn)營，因而其維修費(fèi)用更高.雖然世界上著明的齒輪箱制造企業(yè),如德國的Renk公司，F(xiàn)land公司,Eickhoof公司以及一些中小企業(yè)在這方面都作了研究,并且有的企業(yè)也付出了很大的代價(jià)，但目前世界風(fēng)電行

2、業(yè)所用增速齒輪箱仍然事故較多。因此，采用先進(jìn)技術(shù)，分析其失敗的原因，總結(jié)和吸收以往開發(fā)其它項(xiàng)目齒輪箱成功的經(jīng)驗(yàn)，研制高技術(shù)性能，高可靠性和良好的可維修性的增速齒輪箱是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵技術(shù)保障.一、 風(fēng)電齒輪箱故障分析（一)、齒輪傳動的故障原因分析齒輪傳動是機(jī)械設(shè)備中設(shè)備中最為常用的傳動方式之一.風(fēng)電齒輪箱運(yùn)行狀態(tài)的正常與否直接關(guān)系到整臺機(jī)組的工作狀況。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，齒輪箱發(fā)生故障有40的原因是由于設(shè)計(jì)、制造、裝配及原材料等因素引起的，即是由制造單位設(shè)計(jì)制造引起的;另有43的原因是由于用戶維護(hù)不及時(shí)和操作不當(dāng)引起的；還有17%的原因是由于相鄰條件（如電機(jī)、聯(lián)軸節(jié)等）的故障或缺陷引起的.當(dāng)然，

3、風(fēng)電齒輪箱故障原因是否有這比例關(guān)系,還要經(jīng)過統(tǒng)計(jì)得出.由此可見，為了確保風(fēng)電齒輪箱安全、正常地運(yùn)行，提高齒輪傳動的可靠性,一方面需要改進(jìn)設(shè)計(jì)、提高加工制造精度以及改善裝配質(zhì)量，另一方面則必須提高運(yùn)行管理和維護(hù)水平,對齒輪傳動裝置進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷. （二）.齒輪箱中主要故障及其原因分析據(jù)統(tǒng)計(jì),齒輪箱中其次是軸承,占20；再者是軸,占10%。最后是箱體和緊固件.由此可見，在齒輪箱中齒輪本身的故障所占比重大。說明在齒輪傳動系統(tǒng)中齒輪本身的制造、裝配質(zhì)量及其運(yùn)行維護(hù)水平是關(guān)鍵問題。齒輪在機(jī)械加工中是一種高度復(fù)雜的成形零件，而在高速、重載下運(yùn)行的齒輪，其工作條件又相對比其他零部件惡劣，特別是風(fēng)電齒

4、輪箱更是如此。下面我就把齒輪箱的故障特征和預(yù)估故障間的關(guān)系列出來： 1局部斷齒 2磨 損 1齒輪輪齒 3點(diǎn) 蝕 4膠 合 5齒根裂紋 1輪緣、腹板等損傷 2齒輪基體 2變 形 3彈簧、螺桿折斷 聲音異常 振動增大 3軸,聯(lián)軸節(jié)，鍵 1變 形 溫升過高 2損 傷漏 油 能耗增大 1變 形 其 它 4軸 承 2滾 動 體 3配 合 體 4保 持 架 1變 形 5齒輪箱 2剛度不夠 3密封不良 6其 它圖一 1斷 齒 1齒 輪 輪 齒 2嚴(yán)重膠合 3雜物進(jìn)入 2齒 輪 基 體 1齒圈斷裂 2變形損壞 3軸、聯(lián)軸節(jié)、鍵 1損 傷不能運(yùn)轉(zhuǎn) 1燒 傷 4軸承 2滾柱脫落 3雜物進(jìn)入 5齒 輪 箱 嚴(yán)重?fù)p傷

5、、變形 6動 力 源 故障不能運(yùn)轉(zhuǎn) 7其 它 軸承、聯(lián)軸節(jié)損壞圖二 齒輪箱的故障特征與預(yù)估故障間的關(guān)系齒輪箱的故障診斷方法大體上可分為兩大類：（1） 通過齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的振動、噪聲和油溫等動態(tài)信號,運(yùn)用信號處理方法來完成故障分析、診斷。（2） 根據(jù)摩擦磨損理論，通過潤滑油液分析來達(dá)到故障診斷的目的。主要是通過分析潤滑油里金屬的成分來預(yù)測是那一部分的材料。從而判斷是否屬于正常現(xiàn)象。目前另外一種靈敏度比較高的方法也逐漸被應(yīng)用。它就是頻譜分析方法被引入到了齒輪故障診斷中。齒輪振動信號的頻譜分析方法在齒面磨損、齒斷裂等故障的診斷上面應(yīng)用得比較成功。 (三) 齒輪的常見故障傳動齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于其

6、本身制造不良、操作維護(hù)不善等，均可能導(dǎo)致齒輪產(chǎn)生故障。因此 齒輪故障可劃分為兩大類：a.由制造和裝配等原因造成的，如齒輪誤差、齒輪與內(nèi)孔不同心、各部分軸線不對中、不平衡等;b。齒輪由于長期運(yùn)行而形成的,通常輪齒的表面承受的載荷很大，兩嚙合輪齒之間既有相對滾動,又有相對滑動，而且相對滑動的摩擦力在齒輪節(jié)點(diǎn)兩側(cè)的方向相反,從而出現(xiàn)了力的脈動，于是,在長期運(yùn)行中將導(dǎo)致齒輪表面發(fā)生點(diǎn)蝕、疲勞剝落、磨損、塑性流動、膠合以及齒根裂紋，甚至斷齒等故障。據(jù)統(tǒng)計(jì)齒輪常見故障的發(fā)生比例為：斷齒占41%的比例,點(diǎn)蝕為31%。劃痕和磨損各為10,其它原因?yàn)?。由此可見斷齒和點(diǎn)蝕是齒輪故障的主要方式。下圖為齒輪主要故障

7、形式及其原因：類零件損壞的百分比為:齒輪故障占60； 1.疲 勞 1. 局部斷齒 2。 過 載 3。 沖 擊 1. 過 載 2。 磨 損 2。 潤滑劑不潔齒輪輪齒 1。 齒面硬度低 3. 點(diǎn) 蝕 2. 過 載損傷原因 3. 載荷不均 1. 供油不良 4. 膠 合 2. 齒輪精度低 3. 溫度過高 4. 齒面硬度低 1。 疲 勞 5。 齒根疲勞裂紋 2。 過 載 3. 齒根圓角處熱處理或加工缺陷圖三齒輪主要故障形式及其原因二、 風(fēng)電齒輪箱的維護(hù)使用風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中齒輪箱的運(yùn)行維護(hù)是根據(jù)生產(chǎn)廠家的要求,需要進(jìn)行日常和定期維護(hù),特別是在齒輪箱運(yùn)行過程中,對運(yùn)行出現(xiàn)異常的齒輪箱,要及時(shí)記錄有關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)，

8、并與運(yùn)行正常的齒輪箱相比較，這樣，有利用問題的發(fā)現(xiàn)。問題能及時(shí)處理，從而會降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用.下面我們以我公司600KW風(fēng)電齒輪箱為例,介紹說明風(fēng)電齒輪箱在使用和維護(hù)時(shí)應(yīng)該注意的一些問題。(一）、技術(shù)參數(shù)表1、 產(chǎn)品型號： FL6002、 額定功率： 645kW3、 額定輸入轉(zhuǎn)速： 26.8r/min4、 額定輸出轉(zhuǎn)速： 1517r/min5、 傳動比： 56。66、 潤滑油牌號： SHC3207、 總裝油量: 230-250L8、 重量: 10000kg（二） 齒輪箱結(jié)構(gòu)簡介齒輪箱的結(jié)構(gòu)原理圖見上圖。結(jié)構(gòu)上采用行星-平行軸混合傳動的緊湊結(jié)構(gòu)；低速級轉(zhuǎn)速低，扭矩大，采用行星傳

9、動，且主要以太陽輪浮動均載為主。第二級、第三級扭矩小得多，采用斜齒傳動，能有效的保證葉尖高壓油通道。其具體原理為:首先，通過風(fēng)帶動葉片轉(zhuǎn)動，葉片輪轂把轉(zhuǎn)速傳到輸入軸(1)上.通過輸入軸（1）上的花鍵把力矩傳到行星架（2）上，行星架通過內(nèi)齒圈（3）行星輪（4）和太陽輪（5）組成的行星傳動傳到太陽輪(5）上，太陽輪（5）通過另一端的花鍵把力矩傳到大齒輪（6）上，大齒輪(6）通過齒輪傳動把力矩傳到齒輪軸（7)上,齒輪軸（7）通過軸上的大齒輪把力矩傳到輸出軸(8）上。輸出軸（8）通過輸出軸軸伸端把力矩和轉(zhuǎn)速傳到發(fā)電機(jī)上，供發(fā)電機(jī)發(fā)電。（三） 齒輪箱的使用要求齒輪箱交付時(shí)已放凈潤滑油齒輪箱內(nèi)部涂有防銹油

10、，當(dāng)存放在干燥溫度均勻的庫房內(nèi)有效期為六個(gè)月。齒輪箱外表明涂特殊油漆，法蘭、軸端和精加工面涂有防銹油。輸入轉(zhuǎn)向和輸出轉(zhuǎn)向均有轉(zhuǎn)向標(biāo)牌，并用箭頭表示.齒輪箱的可調(diào)部位在出廠前均已調(diào)定（如閥件、噴嘴、壓力控制器等）；在特殊情況下,現(xiàn)場可作進(jìn)一步調(diào)整。未經(jīng)許可擅自拆開齒輪箱而造成的任何損失，本公司恕不承擔(dān)任何責(zé)任。（四） 起吊、運(yùn)輸和安裝a) 起吊整臺齒輪箱時(shí)必須同時(shí)用箱體上4個(gè)專用吊耳進(jìn)行起吊。b) 齒輪箱存放時(shí)應(yīng)水平放置并固定在支座上；運(yùn)輸時(shí)用專用銷軸固定輸入法蘭，防止低速振蕩對齒輪箱內(nèi)部件的破壞。c) 中間貯存時(shí)，齒輪箱在露天存放必須棚布或頂棚遮蓋。d) 增速箱安裝基礎(chǔ)要有足夠的剛度。（五）

11、螺栓的擰緊力矩根據(jù)我公司廠內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)，對大小不同、級別不同的螺栓，其扭緊力矩不同，下表為各種不同螺栓所給出的是用扭力搬手的力矩和用沖擊傳動搬手的力矩。螺栓大小用扭力搬手的力矩N.m用沖擊傳動搬手的力矩N.m8.810。912。98。810。912.9M82130。436.319.627.934.3M1042.160.874。539.655.968。6M1273。5104。9128。467。697119。6M14114。7166.6203。8107。8154.8189。1M16176.4254。8310。7166。6235.2289。1M18250。8356.7431。2233.2331.2401

12、。8M20357.7509.6617.4333.2470。4568.4M22480.2676.2833441637774.2M24617872。21058568813。4980M279021284156884311961460M30121517352127113716171970M36212730183695197028133440M42339148315929314644885508M48514573218918478268118330M5266159408114666174877110682M568232117601430876441092713328M609996143081744493

13、101327916219M64123481754221364114661631719894M68148962116825872138181969824010（六） 試運(yùn)行所有齒輪箱均在本公司內(nèi)經(jīng)試車檢驗(yàn)合格，控制裝置和控制閥均調(diào)整好(除電磁閥）。交付時(shí)齒輪箱內(nèi)存油以放凈，內(nèi)部用防銹油保護(hù)。該油可與齒輪箱潤滑油混合而不影響使用性能。在試運(yùn)轉(zhuǎn)前注入規(guī)定牌子的潤滑油，油位嚴(yán)格按齒輪箱上油標(biāo)進(jìn)行注油.注意加油嚴(yán)格防止異物進(jìn)入齒輪箱。（七） 潤滑要求1、潤滑系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)(1)、供油裝置公稱流量:45L/min最大允許工作壓力（旁通閥開啟壓力）：10bar 工作壓力：<10bar油溫范圍:560潤滑

14、油牌號：Mobilgear SHC XMP320電機(jī)：AC690V，50Hz，4KW濾芯:過濾精度20旁通閥開啟壓力4。5bar污染發(fā)訊器報(bào)警壓力:3bar 電壓DC24V溫控閥開啟溫度：>45（2）、油/風(fēng)冷卻裝置型號：OKEL6S/2.0M/69050/1電機(jī):AC690V，50Hz，1。1KW工作壓力：10bar2、潤滑系統(tǒng)工作原理圖參見系統(tǒng)圖 3、潤滑系統(tǒng)設(shè)備組成及安裝 潤滑系統(tǒng)由供油裝置、油/風(fēng)冷卻裝置及中間連接膠管組成。 安裝時(shí)注意:（1）、供油裝置應(yīng)安裝在離齒輪箱附近，泵吸油膠管越短越好，其長度不大于1米為宜。（2）、為保證冷卻效果，油/風(fēng)冷卻裝置應(yīng)安裝在通風(fēng)處。（3)、中

15、間連接膠管按相關(guān)的液壓、潤滑安裝規(guī)范進(jìn)行安裝，保證各連接處不泄漏。(4)、供油裝置投入運(yùn)行前,必須確認(rèn)齒輪箱內(nèi)部清潔度達(dá)到NAS10級。4、使用與維護(hù)（1）、首次啟動時(shí)應(yīng)注意電機(jī)轉(zhuǎn)向是否正確（從電機(jī)風(fēng)葉處觀察為順時(shí)針）。（2）、供油裝置泵出口設(shè)有測壓點(diǎn)，可用測壓表(用戶自備)檢測泵的出口壓力。（3）、供油裝置上裝有濾油器污染發(fā)訊器，當(dāng)濾油器進(jìn)出油口壓差達(dá)到3bar時(shí)，污染發(fā)訊器發(fā)出電訊號，同時(shí)污染發(fā)訊器上也有燈光顯示,此時(shí)應(yīng)及時(shí)更換濾芯。如果更換濾芯不及時(shí)，濾油器進(jìn)出壓差達(dá)到4。5bar時(shí)，濾油器旁通閥將會開啟，此時(shí)濾油器將失去過濾作用。(4）、濾芯的更換過程：更換濾芯時(shí)必須確認(rèn)供油裝置處于停

16、機(jī)狀態(tài),濾油器必須卸壓（壓力表顯示0bar狀態(tài)）?？梢酝ㄟ^擰松濾筒底部的排油螺塞卸壓(工作時(shí)螺塞必須擰緊)。更換濾芯步驟：· 旋下濾筒,取出舊濾芯。· 清洗濾筒，把新濾芯裝上,旋上濾筒。· 旋緊濾筒后，再回松1/4圈。（5)、 更換濾芯后,重新啟動工作，注意觀察壓力表工作壓力。（八） 維護(hù)保養(yǎng)規(guī)范的維護(hù)要求：1、 潤滑：1 不同型號的油品不可混用。2 用加油槍加注潤滑脂時(shí)，不要使用油槍第一槍打出的油。加油前清潔油嘴。3 與液壓油或潤滑油接觸時(shí),應(yīng)帶上耐油橡膠手套，防止對人皮膚的腐蝕。4 每次上風(fēng)機(jī)，檢查油位是否正常。5 注意觀察油脂的顏色，如果顏色不正常（如呈鐵銹

17、色）,則說明有問題。6 定期采油樣分析，及時(shí)換油。7 將廢油及時(shí)清理，集中處理。切勿隨手丟棄，注意保持環(huán)境清潔！2、 500小時(shí)運(yùn)行維護(hù)清單日 期： 年 月 日項(xiàng) 目內(nèi) 容標(biāo) 準(zhǔn)記 錄齒輪箱/支撐連接螺栓檢查全部1400 Nm齒輪油檢查油位以油標(biāo)尺、油位傳感器為依據(jù)齒輪油過濾器檢查無“91 Gear oil filter"閘盤連接螺栓檢查全部295 Nm剎車連接螺栓檢查全部295 Nm高速剎車閘墊檢查、調(diào)整閘間隙閘墊厚度大于2mm；閘間隙0。8mm3、 2500小時(shí)運(yùn)行維護(hù)清單日 期： 年 月 日項(xiàng) 目內(nèi) 容標(biāo) 準(zhǔn)記 錄齒輪箱/底座連接螺栓要求同上 M30（46）T=1400Nm齒輪

18、箱底座/底板連接螺栓要求同上 M30(46)T=1900Nm閘盤連接螺栓要求同上T=295Nm閘盤支架/齒輪箱要求同上 M20(30）T=720Nm備注：M16（24）等括號中的內(nèi)容指禁固螺栓時(shí)需要的扳手開口尺寸4、 5000小時(shí)運(yùn)行維護(hù)清單日 期： 年 月 日項(xiàng) 目內(nèi) 容標(biāo) 準(zhǔn)記 錄齒輪箱油位檢查油位Mobilgear SHC XMP 320 每隔3年更換一次油，每隔1年檢測油品的質(zhì)量齒輪箱油過濾器如報(bào)故障須更換備注：M16（24）等括號中的內(nèi)容指禁固螺栓時(shí)需要的扳手開口尺寸5、 齒輪箱潤滑系統(tǒng)維護(hù)a) 檢查齒輪箱油位控制繼電器l 齒輪箱油位的信息是靠油位控制繼電器來反映的.定期檢查油位控制

19、繼電器的功能：松開油位控制繼電器的固定螺絲,將其提起20mm50mm，模擬油位的高低，觀測觸點(diǎn)的輸出狀態(tài)是否有變化.b) 檢查潤滑泵站齒輪油潤滑泵站結(jié)構(gòu)緊湊，壓差發(fā)訊器、安全閥、電機(jī)泵和過濾器集成在一個(gè)底座上,可靠性高。維護(hù)時(shí)應(yīng)注意:l 檢查泵站管路接頭的泄漏情況.l 在電機(jī)泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)注意是否有異常噪音.l 壓差發(fā)訊器動作或?yàn)V芯使用12個(gè)月后，需要更換濾芯。l 更換濾芯先關(guān)斷手閥，防止油泄漏。然后旋開過濾器上的4個(gè)星形手柄螺絲,打開上蓋，取出舊的濾芯更換新的濾芯。更換濾芯后記住將手閥打開。c) 檢查潤滑油散熱器l 檢查潤滑油散熱器是否存在泄漏/裂紋等情況。l 檢查散熱風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常.d) 齒輪油的取樣檢測應(yīng)定期對油品進(jìn)行檢測(見定期檢查表）。需要時(shí)可隨時(shí)進(jìn)行齒輪油取樣檢測。l 準(zhǔn)備好干凈的取樣瓶，貼注標(biāo)簽。l 采樣時(shí)風(fēng)機(jī)應(yīng)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，潤滑泵站處于工作狀態(tài)。l 用干凈大布擦拭放油閥，取一廢油盒放于放油閥下方，先放出少許齒輪油。l 將采樣瓶置于放油閥下方,取出100毫升齒輪油。l 填寫標(biāo)簽內(nèi)容,包括:風(fēng)機(jī)號/齒輪箱編號/采樣者姓名/采樣日期/齒輪油服役小時(shí)數(shù)。將油樣盡快送交油品供應(yīng)商或?qū)I(yè)的油品分析部門進(jìn)行測試.l 應(yīng)在3周內(nèi)或最多在風(fēng)機(jī)運(yùn)行500小時(shí)以內(nèi)得到檢測報(bào)告。 e) 齒輪油更換和添加如果測試結(jié)果表示需要更換齒輪油