風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱軸承的保養(yǎng)和維護(hù)

1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱軸承的保養(yǎng)和維護(hù)近年來(lái)隨著風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量的不斷增大，以及風(fēng)電機(jī)組的投行時(shí)間的逐漸累積，由齒輪箱故障或損壞引起的機(jī)組停運(yùn)事件時(shí)有發(fā)生，由此帶來(lái)的直接和間接損失也越來(lái)越大，維護(hù)人員投入相關(guān)工作的工作量也有上升趨勢(shì)。這就促使越來(lái)越多的風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)始加強(qiáng)齒輪箱的日常監(jiān)測(cè)和定期保養(yǎng)工作。 以我場(chǎng)為例：2000至2002年由于齒輪箱故障或損壞導(dǎo)致的直接電量損失年均約15萬(wàn)kwh，占非常規(guī)維護(hù)工作量的40%以上。由于并網(wǎng)型風(fēng)電機(jī)組起停較為頻繁，葉輪本身轉(zhuǎn)動(dòng)慣量又很大，大中型風(fēng)電機(jī)組的葉輪轉(zhuǎn)速一般都設(shè)計(jì)在2040轉(zhuǎn)/分，機(jī)組容量越大，葉輪直徑越長(zhǎng)，轉(zhuǎn)速相對(duì)就越低，為滿(mǎn)足異步雙速電機(jī)的工作條件，

2、在葉輪和發(fā)電機(jī)之間就需要裝設(shè)齒輪箱增速。由于機(jī)艙尺寸的限制，大型風(fēng)電機(jī)組的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)一般都沿機(jī)艙軸線布置，齒輪箱也從以前多級(jí)正齒或斜齒齒輪箱而改為更多采用結(jié)構(gòu)緊湊的行星齒輪箱。隨著大型風(fēng)電機(jī)組采用的齒輪箱傳遞扭矩增大，結(jié)構(gòu)更加緊湊、復(fù)雜，對(duì)風(fēng)電機(jī)組維護(hù)檢修人員的要求也不斷提高。 1. 日常保養(yǎng)和定期保養(yǎng)維護(hù) 1. 1日常保養(yǎng) 風(fēng)電機(jī)組齒輪箱的日常保養(yǎng)內(nèi)容主要包括：設(shè)備外觀檢查、潤(rùn)滑油位檢查、電氣接線檢查等。 具體工作任務(wù)包括：運(yùn)行人員登機(jī)工作時(shí)應(yīng)對(duì)齒輪箱箱體表面進(jìn)行清潔，檢查箱體及潤(rùn)滑管路有無(wú)滲漏現(xiàn)象，外敷的潤(rùn)滑管路有無(wú)松動(dòng)，由于風(fēng)電機(jī)組振動(dòng)較大，如果外敷管路固定不良將導(dǎo)致管路接頭密封損壞甚

3、至管路斷裂。此外，還要注意箱底放油閥有無(wú)松動(dòng)和滲漏，避免放油閥松動(dòng)和滲漏導(dǎo)致的齒輪油大量外泄。 由油標(biāo)尺或油位窗檢查油位及油色是否正常，發(fā)現(xiàn)油位偏低應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充。若發(fā)現(xiàn)油色明顯變深發(fā)黑時(shí)，應(yīng)考慮進(jìn)行油質(zhì)檢驗(yàn)，并加強(qiáng)機(jī)組的運(yùn)行監(jiān)視。遇有濾清器堵塞報(bào)警時(shí)應(yīng)及時(shí)檢查處理，在更換濾芯時(shí)應(yīng)徹底清洗濾清器內(nèi)部，有條件最好將濾清器總成拆下在車(chē)間進(jìn)行清洗、檢查。安裝濾清器外殼時(shí)應(yīng)注意對(duì)正螺紋，均勻用力，避免損傷螺紋和密封圈。 檢查齒輪油位油位、溫度、壓力、壓差、軸承溫度等傳感器和加熱器、散熱器的接線是否正常，導(dǎo)線有無(wú)磨損。在日常巡視檢查時(shí)還應(yīng)當(dāng)注意機(jī)組的噪音有無(wú)異常，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患。 1. 2定期保養(yǎng)維護(hù) 風(fēng)

4、電機(jī)組定期保養(yǎng)維護(hù)內(nèi)容主要包括：齒輪箱連接螺栓的力矩檢查、齒輪嚙合及齒面磨損情況檢查、傳感器功能測(cè)試、潤(rùn)滑及散熱系統(tǒng)功能檢查、定期更換齒輪油濾清器，油樣采集等。有條件時(shí)可借助有關(guān)工業(yè)檢測(cè)設(shè)備對(duì)齒輪箱運(yùn)行狀態(tài)的振動(dòng)及噪音等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)分析，以期更全面地掌握齒輪箱的工作狀態(tài)。 根據(jù)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行維護(hù)手冊(cè)，不同的廠家對(duì)齒輪油的采樣周期也不盡相同。一般要求每年采樣一次，或者齒輪油油使用兩年后采樣一次。對(duì)于發(fā)現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)異常的齒輪箱根據(jù)需要，隨時(shí)采集油樣。齒輪油的使用年限一般為三至四年。由于齒輪箱的運(yùn)行溫度、年運(yùn)行小時(shí)以及峰值出力等運(yùn)行指標(biāo)不盡相同，籠統(tǒng)地以時(shí)間為限作為齒輪油更換的條件，在不同的運(yùn)行環(huán)境下不

5、一定能夠保證齒輪箱經(jīng)濟(jì)、安全地運(yùn)行。這就要求運(yùn)行人員平時(shí)注意收集整理機(jī)組的各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)比分析油品化驗(yàn)結(jié)果的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)，找出更加符合自己電場(chǎng)運(yùn)行特點(diǎn)的油品更換周期。 我場(chǎng)在油品采樣時(shí)，考慮到樣品份數(shù)的限制，一般選取運(yùn)行狀態(tài)較惡劣的機(jī)組（如：故障率較高、出力峰值較高、齒輪箱運(yùn)行溫度較高、濾清器更換較頻繁）作為采樣對(duì)象。根據(jù)油品檢驗(yàn)結(jié)果分析齒輪箱的工作狀態(tài)是否正常，潤(rùn)滑油性能是否滿(mǎn)足設(shè)備正常運(yùn)行需要，并參照風(fēng)電機(jī)組維護(hù)手冊(cè)規(guī)定的油品更換周期，綜合分析決定是否需要更換齒輪油。油品更換前可根據(jù)實(shí)際情況選用專(zhuān)用清洗添加劑，更換時(shí)應(yīng)將舊油徹底排干清除油污，并用新油清洗齒輪箱，對(duì)箱底裝有磁性元件的，還應(yīng)

6、清洗磁性元件，檢查吸附的金屬雜質(zhì)情況。加油時(shí)按手冊(cè)要求油量加注，避免油位過(guò)高，導(dǎo)致輸出軸油封因回油不暢而發(fā)生滲漏。 2. 齒輪箱運(yùn)行過(guò)程中常見(jiàn)故障的處理 2.1齒輪油泵過(guò)載 常見(jiàn)故障原因： 齒輪油泵過(guò)載多發(fā)生在冬季低溫氣象條件之下，當(dāng)風(fēng)電機(jī)組故障長(zhǎng)期停機(jī)后齒輪箱溫度下降較多，齒輪油粘度增加，造成油泵啟動(dòng)時(shí)負(fù)載較重，導(dǎo)致油泵電機(jī)過(guò)載。 處理方法：出現(xiàn)該故障后應(yīng)使機(jī)組處于待機(jī)狀態(tài)下逐步加熱齒輪油至正常值后再啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，避免強(qiáng)制啟動(dòng)風(fēng)電機(jī)組，以免因齒輪油粘度較大造成潤(rùn)滑不良，損壞齒面或軸承以及潤(rùn)滑系統(tǒng)的其它部件。 注意事項(xiàng)：我場(chǎng)曾發(fā)生過(guò)冬季低溫工況下，直接啟動(dòng)故障停機(jī)多日的機(jī)組，因齒輪油溫度偏低，粘度

7、增大，使?jié)櫥到y(tǒng)工作壓力升高，波動(dòng)較大，導(dǎo)致濾清器密封圈損壞，齒輪油外泄。 齒輪油泵過(guò)載的另一常見(jiàn)原因是部分使用年限較長(zhǎng)的機(jī)組，油泵電機(jī)輸出軸油封老化，導(dǎo)致齒輪油進(jìn)入接線端子盒造成端子接觸不良，三相電流不平衡，出現(xiàn)油泵過(guò)載故障，更嚴(yán)重的情況齒輪油甚至?xí)罅窟M(jìn)入油泵電機(jī)繞組，破壞繞組氣隙，造成油泵過(guò)載。出現(xiàn)上述情況后應(yīng)更換油封，清洗接線端子盒及電機(jī)繞組，并加溫干燥后重新恢復(fù)運(yùn)行。 2.2齒輪油溫度過(guò)高 常見(jiàn)故障原因：齒輪油溫度過(guò)高一般是因?yàn)轱L(fēng)電機(jī)組長(zhǎng)處于時(shí)間滿(mǎn)發(fā)狀態(tài)，潤(rùn)滑油因齒輪箱發(fā)熱而溫度上升超過(guò)正常值。 處理方法：出現(xiàn)溫度接近齒輪箱工作溫度上限的現(xiàn)象時(shí)，可敞開(kāi)塔架大門(mén)，增強(qiáng)通風(fēng)降低機(jī)艙溫度，

8、改善齒輪箱工作環(huán)境溫度。若發(fā)生溫度過(guò)高導(dǎo)致的停機(jī)，不應(yīng)進(jìn)行人工干預(yù)，使機(jī)組自行循環(huán)散熱至正常值后啟動(dòng)。有條件時(shí)應(yīng)觀察齒輪箱溫度變化過(guò)程是否正常、連續(xù)，以判斷溫度傳感器工作是否正常。 注意事項(xiàng)：若在一定時(shí)間內(nèi)，齒輪箱溫升較快，且連續(xù)出現(xiàn)油溫過(guò)高的現(xiàn)象應(yīng)當(dāng)首先登機(jī)檢查散熱系統(tǒng)和潤(rùn)滑系統(tǒng)工作是否正常，溫度傳感器測(cè)量是否準(zhǔn)確，之后，進(jìn)一步檢查齒輪箱工作狀況是否正常，盡可能找出發(fā)熱明顯的部位，初步判斷損壞部位。必要時(shí)開(kāi)啟觀察孔檢查齒輪嚙合情況或拆卸濾清器檢查有無(wú)金屬雜質(zhì)，同時(shí)采集油樣，為設(shè)備損壞原因的分析判斷搜集資料。 正常情況下較少發(fā)生齒輪油溫度過(guò)高的故障，若發(fā)生油溫過(guò)高的現(xiàn)象應(yīng)當(dāng)引起運(yùn)行人員的足夠重

9、視，在未找到溫度異常原因之前，避免盲目開(kāi)機(jī)使故障范圍擴(kuò)大，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。 下列是我場(chǎng)2000年初一臺(tái)齒輪箱損壞前48小時(shí)的部分運(yùn)行參數(shù)圖表： 通過(guò)下列參數(shù)對(duì)比可以看出齒輪箱損壞前后，運(yùn)行溫度變化較為明顯。運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)溫度異常后登機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行噪音變化不是非常明顯，但中箱體行星架處溫度明顯偏高，濾清器內(nèi)有2mm2左右的鱗片狀鐵屑和大量金屬粉末。后對(duì)該機(jī)解體后發(fā)現(xiàn)，高速軸軸承損壞后齒輪位移，導(dǎo)致行星架齒面嚙合異常而損壞。 由此可見(jiàn)，在風(fēng)電機(jī)組的日常運(yùn)行中，對(duì)齒輪箱運(yùn)行溫度的觀察比較，對(duì)維護(hù)人員及時(shí)準(zhǔn)確地掌握齒輪箱的運(yùn)行狀態(tài)的改變有著較為重要的意義。 2.3齒輪油位低 常見(jiàn)故障原因：齒輪

10、油位低故障是由于齒輪油低于油位下限，磁浮子開(kāi)關(guān)動(dòng)作。 處理方法：風(fēng)電機(jī)組發(fā)生該故障后，運(yùn)行人員應(yīng)及時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)可靠檢查齒輪油位，必要時(shí)測(cè)試傳感器功能。不允許盲目復(fù)位開(kāi)機(jī)，避免潤(rùn)滑條件不良損壞齒輪箱或者齒輪箱有明顯泄漏點(diǎn)開(kāi)機(jī)后導(dǎo)致更多的齒輪油外泄。 注意事項(xiàng)：在冬季低溫工況下，油位開(kāi)關(guān)可能會(huì)因齒輪油粘度太高而動(dòng)作遲緩，產(chǎn)生誤報(bào)故障，所以有些型號(hào)的風(fēng)電機(jī)組在溫度較低時(shí)將油位低信號(hào)降級(jí)為報(bào)警信號(hào)，而不是停機(jī)信號(hào)，這種情況下也同樣認(rèn)真對(duì)待，根據(jù)實(shí)際情況作出正確的判斷，以免造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。 2.4齒輪油壓力低 常見(jiàn)故障原因：齒輪油壓力低故障是由于齒輪箱強(qiáng)迫潤(rùn)滑系統(tǒng)工作壓力低于正常值而導(dǎo)致壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作。

11、 處理方法：故障原因多是油泵本體工作異?；驖?rùn)滑管路異常而引起，但若油泵排量選擇不準(zhǔn)且油位偏低，在油溫較高潤(rùn)滑油粘度較低的條件也會(huì)出現(xiàn)該故障。有些使用年限較長(zhǎng)的風(fēng)電機(jī)組因?yàn)閴毫﹂_(kāi)關(guān)老化，整定值發(fā)生偏移同樣會(huì)導(dǎo)致該故障，這時(shí)就需要在壓力試驗(yàn)臺(tái)上重新整定壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作值。 2.5相關(guān)故障 左右。經(jīng)過(guò)討論，運(yùn)行人員初步提出了兩種改進(jìn)方案： 1.增加齒輪箱散熱器的片數(shù)，加快齒輪油熱交換速度。 2.改善機(jī)艙通風(fēng)條件，加速氣流的流動(dòng)，降低齒輪箱運(yùn)行環(huán)境溫度。 經(jīng)過(guò)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)下的煙霧實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該型機(jī)組機(jī)艙內(nèi)的氣體循環(huán)通路大致為：外界空氣由發(fā)電機(jī)尾部的冷卻風(fēng)扇抽入，氣流到達(dá)機(jī)艙中部剎車(chē)罩上方時(shí)出現(xiàn)滯留現(xiàn)象，在剎

12、車(chē)罩上方形成一個(gè)高壓區(qū)，然后氣流向上行走，向機(jī)艙后部折返，通過(guò)機(jī)艙后部通風(fēng)口排出。在齒輪箱周?chē)目諝獠](méi)有形成明顯的空氣對(duì)流。因此，風(fēng)機(jī)在額定功率附近工作時(shí)，機(jī)艙溫度較高。 針對(duì)這一現(xiàn)象，并考慮到改造工作的成本，運(yùn)行人員采用了第二種方案，在機(jī)艙正面加裝了兩扇20×20cm的通風(fēng)窗。經(jīng)作煙霧試驗(yàn)表明，改進(jìn)后外界空氣直接由機(jī)艙正面吹入，進(jìn)入機(jī)艙后將齒輪箱附近的熱空氣推向后方，通過(guò)機(jī)艙后部的通風(fēng)口排出，不但直接對(duì)齒輪箱箱體進(jìn)行了冷卻，而且加強(qiáng)了機(jī)艙內(nèi)的空氣流動(dòng)，降低了齒輪箱工作的環(huán)境溫度。（如圖所示） 加裝通風(fēng)窗后，運(yùn)行人員對(duì)上述機(jī)組在典型工況下的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行了收集整理，經(jīng)過(guò)對(duì)比分析可看出

13、： 1#機(jī)組在加裝通風(fēng)窗后，在高風(fēng)速滿(mǎn)發(fā)工作狀態(tài)下，齒輪箱油溫度降低了約2左右，機(jī)艙內(nèi)的溫度未采集； 2#機(jī)組在加裝通風(fēng)窗后，在高風(fēng)速滿(mǎn)發(fā)工作狀態(tài)下，齒輪箱油溫度降低了約4左右，機(jī)艙內(nèi)的溫度未采集； 3#機(jī)組在加裝通風(fēng)窗后，在高風(fēng)速滿(mǎn)發(fā)工作狀態(tài)下，齒輪箱油溫度降低了約6.8左右，機(jī)艙內(nèi)的溫度降低了約14左右； 該項(xiàng)工作結(jié)束后上述三臺(tái)機(jī)組的齒輪箱工作溫度都有所下降，基本未出現(xiàn)齒輪油溫過(guò)熱導(dǎo)致的停機(jī)現(xiàn)象，達(dá)到了預(yù)期的效果。 下圖即為滿(mǎn)發(fā)工況下，風(fēng)電機(jī)組齒輪箱及機(jī)艙溫度的對(duì)比： 隨后，運(yùn)行人員又在類(lèi)似機(jī)型上進(jìn)行了增加散熱器片數(shù)的實(shí)驗(yàn)工作，經(jīng)過(guò)近半年的觀察對(duì)比，發(fā)現(xiàn)該機(jī)組在正常滿(mǎn)發(fā)狀態(tài)下，齒輪油溫度比

14、同型機(jī)組降低了5左右，效果也比較理想。下一步計(jì)劃對(duì)個(gè)別已加裝通風(fēng)窗但溫度仍略有偏高的機(jī)組再增加散熱器片數(shù)，力爭(zhēng)將齒輪箱的工作溫度控制在一個(gè)較為理想的范圍之內(nèi)，為齒輪箱的安全可靠運(yùn)行創(chuàng)造良好的條件。 5不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型齒輪箱運(yùn)行中的技術(shù)狀態(tài)分析比較 我場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)的風(fēng)電機(jī)組從齒輪箱結(jié)構(gòu)來(lái)分主要有獨(dú)立齒輪箱結(jié)構(gòu)和齒輪箱、風(fēng)輪軸一體結(jié)構(gòu)。從潤(rùn)滑方式來(lái)分主要有飛濺潤(rùn)滑和壓力潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)。從風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行維護(hù)的角度來(lái)看，各自的特點(diǎn)如下： 獨(dú)立齒輪箱結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：機(jī)組體積相對(duì)較小，齒輪油用量比同功率齒輪箱、風(fēng)輪軸一體結(jié)構(gòu)的機(jī)組低50左右，齒輪箱重量低30%左右。獨(dú)立齒輪箱結(jié)構(gòu)剎車(chē)過(guò)程較為平穩(wěn)，齒輪箱承受的沖擊載荷較小。

15、 缺點(diǎn)：因?yàn)榈退佥S的存在，機(jī)艙結(jié)構(gòu)相對(duì)擁擠，需對(duì)低速軸軸承單獨(dú)進(jìn)行潤(rùn)滑。 齒輪箱、風(fēng)輪軸一體結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：因?qū)⒌退佥S與齒輪箱合為一體，機(jī)艙結(jié)構(gòu)相對(duì)寬敞，齒輪油直接對(duì)低速軸軸承進(jìn)行潤(rùn)滑，免去運(yùn)行人員的維護(hù)任務(wù)。 缺點(diǎn)：體積較大，重量高，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，造價(jià)較高。齒輪箱要直接承受來(lái)自葉輪的沖擊載荷，在剎車(chē)過(guò)程中齒輪箱也要承受較大的載荷，對(duì)齒輪箱自身質(zhì)量要求較高。 飛濺潤(rùn)滑方式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，箱體內(nèi)無(wú)壓力，滲漏現(xiàn)象減少。但是個(gè)別潤(rùn)滑點(diǎn)可能會(huì)因?yàn)橛臀黄突蚨镜蜏貪?rùn)滑油粘度增大，飛濺效果減弱而發(fā)生潤(rùn)滑不良現(xiàn)象。 壓力潤(rùn)滑方式，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，潤(rùn)滑管路由于存在壓力，關(guān)鍵潤(rùn)滑點(diǎn)都有可靠潤(rùn)滑，且油泵強(qiáng)制循環(huán)有利于齒輪

16、油熱量均勻和快速傳遞。但是產(chǎn)生滲漏的概率也隨之增大。 從我場(chǎng)多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，兩種結(jié)構(gòu)的齒輪箱在同等質(zhì)量水平下對(duì)于風(fēng)機(jī)業(yè)主來(lái)說(shuō)主要的區(qū)別在于潤(rùn)滑油用量的差別，設(shè)備可靠性、日常維護(hù)工作量和齒輪箱損壞后的拆卸難度來(lái)看，沒(méi)有太大區(qū)別。 對(duì)于兩種不同的潤(rùn)滑方式，主要取決于齒輪箱設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的需要。但是，在寒冷地區(qū)采用飛濺潤(rùn)滑方式更應(yīng)當(dāng)注意潤(rùn)滑油的加熱問(wèn)題，并加強(qiáng)油位監(jiān)測(cè)，對(duì)沒(méi)有潤(rùn)滑油過(guò)濾裝置的機(jī)組還應(yīng)當(dāng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況考慮加裝過(guò)濾裝置或定期濾油，以提高齒輪箱運(yùn)行的可靠性。 對(duì)于在我場(chǎng)運(yùn)行的國(guó)產(chǎn)齒輪箱，經(jīng)過(guò)一段時(shí)期的改進(jìn)和調(diào)試，目前運(yùn)行狀況較為穩(wěn)定，投運(yùn)最長(zhǎng)的機(jī)組已運(yùn)行近三年半，單機(jī)累積產(chǎn)量近五百五十萬(wàn)千瓦時(shí)，創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益。但是在運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)仍存在一些不盡人意的地方： 部分機(jī)組潤(rùn)滑管路設(shè)計(jì)