風(fēng)力發(fā)電齒輪箱機(jī)械設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)策略探究

風(fēng)力發(fā)電齒輪箱機(jī)械設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)策略探究

Summary：風(fēng)力發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵元件是風(fēng)速增速齒輪，它位于轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)之間，將風(fēng)力通過(guò)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)力傳遞給發(fā)電機(jī)發(fā)電，同時(shí)將風(fēng)力發(fā)電低輸入轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子，以滿(mǎn)足發(fā)電要求，機(jī)器所需的轉(zhuǎn)速。因此，風(fēng)力發(fā)電齒輪箱箱是一種低速、重載、增速齒輪，在變載荷條件下運(yùn)行，載荷方向不規(guī)則變化，陣風(fēng)沖擊強(qiáng)。Keys：風(fēng)力發(fā)電；齒輪箱機(jī)械設(shè)計(jì)；補(bǔ)救措施齒輪箱是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的重要組成部分，它可以使風(fēng)輪在風(fēng)的影響下快速旋轉(zhuǎn)，完成風(fēng)能與電能的轉(zhuǎn)換。但在風(fēng)電運(yùn)行實(shí)踐中，自然界中的風(fēng)能不足以滿(mǎn)足發(fā)電機(jī)的實(shí)際需要，需要借助一對(duì)齒輪來(lái)進(jìn)一步提高風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速。目前，在我國(guó)，風(fēng)電齒輪箱主要位于塔頂，放置空間很小，維修難度較大。因此，有關(guān)部門(mén)必須不斷優(yōu)化風(fēng)電場(chǎng)齒輪箱的機(jī)械設(shè)計(jì)，進(jìn)一步降低發(fā)生故障的可能性，為風(fēng)能發(fā)電的有效發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題1.1相關(guān)技術(shù)比較老舊在科技飛速發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)，風(fēng)電齒輪箱的機(jī)械設(shè)計(jì)不斷優(yōu)化。但由于各種因素的影響，我國(guó)的風(fēng)電齒輪箱設(shè)計(jì)研究并沒(méi)有跟上時(shí)代的潮流，其總體的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)理念都比較落后，所以市場(chǎng)上還存在較大的問(wèn)題。.風(fēng)電齒輪箱的質(zhì)量。此外，我國(guó)風(fēng)電傳動(dòng)的機(jī)械設(shè)計(jì)很多部分主要依賴(lài)國(guó)外進(jìn)口，我國(guó)對(duì)核技術(shù)的掌握程度仍有待提高。同時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通常位于山區(qū)、沙漠、海灘等地區(qū)，氣候環(huán)境往往惡劣，容易發(fā)生自然災(zāi)害，這也對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱的整體質(zhì)量提出了更高的要求。1.2變速箱傳動(dòng)可靠性不高風(fēng)電傳輸對(duì)風(fēng)力發(fā)電效果的影響非常大，其整體內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的一般要求也比較高。但就目前風(fēng)電齒輪箱的運(yùn)行狀態(tài)而言，其裝置的可靠性還需進(jìn)一步提高。我國(guó)風(fēng)電傳動(dòng)可靠性低的重要原因可以分為以下幾點(diǎn)：一是我國(guó)對(duì)風(fēng)電傳動(dòng)系統(tǒng)的研究比較不完善，對(duì)其設(shè)計(jì)的普遍認(rèn)識(shí)不是很強(qiáng)；在風(fēng)電齒輪箱動(dòng)力學(xué)研究中，對(duì)負(fù)載平衡機(jī)制的深入研究嚴(yán)重不足。這些原因都極大地影響了風(fēng)電齒輪箱的整體質(zhì)量，會(huì)造成斷齒、斷軸、漏油、溫度過(guò)高等不良現(xiàn)象，給風(fēng)力發(fā)電的正常運(yùn)行造成巨大障礙。1.3缺乏豐富的基礎(chǔ)規(guī)劃風(fēng)電齒輪箱長(zhǎng)期使用后，會(huì)進(jìn)一步增加齒輪箱意外開(kāi)關(guān)和停機(jī)的概率，極大地影響齒輪箱的正常運(yùn)行。針對(duì)這種情況，許多國(guó)家積極參與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作，為傳動(dòng)優(yōu)化提供通用有效的設(shè)計(jì)信息、設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)產(chǎn)品。但在我國(guó)風(fēng)力發(fā)電的工作實(shí)踐中，相關(guān)部門(mén)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)仍缺乏全面認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致很多試驗(yàn)工作無(wú)法有效推進(jìn)，因此我國(guó)仍無(wú)法突破短期內(nèi)風(fēng)電齒輪箱設(shè)計(jì)難，這也是為什么我國(guó)的風(fēng)資源不能最大化的原因。1.4項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題風(fēng)輪的機(jī)械結(jié)構(gòu)必須符合一定的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)直接影響風(fēng)輪機(jī)械結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和風(fēng)輪的生產(chǎn)成本。風(fēng)輪機(jī)械結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)主要包括風(fēng)輪結(jié)構(gòu)、風(fēng)輪性能、風(fēng)輪檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)等。先進(jìn)的風(fēng)輪機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，可以縮短風(fēng)輪的設(shè)計(jì)周期，降低風(fēng)輪的制造成本，保證風(fēng)輪的制造質(zhì)量。但是，現(xiàn)行的風(fēng)輪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)存在一些問(wèn)題，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的措辭忽略了風(fēng)輪的設(shè)計(jì)和性能，難以達(dá)到降低風(fēng)輪生產(chǎn)成本和設(shè)計(jì)周期的目的。2風(fēng)力發(fā)電齒輪箱機(jī)械設(shè)計(jì)的對(duì)策2.1提高齒輪箱的設(shè)計(jì)水平在我國(guó)風(fēng)電生產(chǎn)的工作實(shí)踐中，齒輪箱的設(shè)計(jì)技術(shù)和設(shè)計(jì)元素大部分依賴(lài)國(guó)外進(jìn)口，但由于地理環(huán)境和安裝水平的差異，我國(guó)風(fēng)電齒輪箱的使用不是很樂(lè)觀?？紤]到這種情況，我國(guó)必須繼續(xù)加強(qiáng)風(fēng)電齒輪箱研究，使我國(guó)齒輪箱的設(shè)計(jì)水平進(jìn)一步提高，制造出符合我國(guó)實(shí)際情況的風(fēng)電齒輪箱等。提高我國(guó)風(fēng)力發(fā)電效率。緩解我國(guó)能源短缺問(wèn)題。同時(shí)，我國(guó)還應(yīng)結(jié)合自身的設(shè)計(jì)情況和國(guó)際先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)和設(shè)計(jì)理念，搭建科學(xué)合理的研發(fā)平臺(tái)，有效解決風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中齒輪箱故障。另外，風(fēng)電齒輪箱的設(shè)計(jì)過(guò)程需要比較大的資金和人才。因此，我國(guó)相關(guān)部門(mén)必須不斷加大對(duì)風(fēng)電齒輪箱設(shè)計(jì)的資金投入，不斷采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)能力。為風(fēng)電齒輪箱的順利設(shè)計(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2.2優(yōu)化變速箱的可靠性風(fēng)電齒輪箱的可靠性與齒輪箱的使用壽命有著直接的關(guān)系，因此工作人員必須深入分析齒輪箱故障的根本原因，才能結(jié)合當(dāng)前先進(jìn)的技術(shù)研究和大量的數(shù)據(jù)分析用于持續(xù)優(yōu)化。在此過(guò)程中，人員應(yīng)繼續(xù)加大對(duì)風(fēng)電齒輪箱和支撐軸承設(shè)計(jì)的研究，實(shí)時(shí)記錄必要的設(shè)計(jì)信息和設(shè)計(jì)方法，為風(fēng)電齒輪箱的優(yōu)化提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，工作人員要切實(shí)解決風(fēng)電齒輪箱運(yùn)行過(guò)程中漏油、噪音大、密封不良等諸多問(wèn)題，開(kāi)展風(fēng)電齒輪箱可靠性試驗(yàn)分析，使風(fēng)電渦輪發(fā)電機(jī)可以控制變速箱。更全面地了解過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，從而有效提高風(fēng)電生產(chǎn)的實(shí)際效率。目前風(fēng)電機(jī)組的可靠性分析主要包括強(qiáng)度分析、疲勞分析、穩(wěn)定性分析、變形極限分析和動(dòng)力分析等，為后續(xù)風(fēng)電機(jī)組的優(yōu)化提供了良好的數(shù)據(jù)支持。2.3確認(rèn)變速箱維修確保風(fēng)電齒輪箱的正常運(yùn)行，進(jìn)一步減少風(fēng)電齒輪箱故障造成的經(jīng)濟(jì)損失。有關(guān)部門(mén)要切實(shí)加強(qiáng)風(fēng)電齒輪箱的日常維護(hù)保養(yǎng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)使用過(guò)程中出現(xiàn)的安全隱患，進(jìn)一步提高其使用壽命。在此過(guò)程中，工作人員應(yīng)定期清理風(fēng)機(jī)齒輪表面，檢查箱體和潤(rùn)滑管有無(wú)泄漏和松動(dòng)，檢查箱體底部放油閥有無(wú)泄漏和松動(dòng)；檢查油尺。檢查油位和油色是否正常；檢查各輸電線(xiàn)路有無(wú)磨損，檢查機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中是否有異常噪音。同時(shí)，工作人員要定期更換變速箱的濾油器，定期收集油液，定期監(jiān)測(cè)變速箱的振動(dòng)情況，這樣才能保證變速箱的正常運(yùn)行。4未來(lái)發(fā)展在一般設(shè)計(jì)階段，為滿(mǎn)足可靠性和使用壽命要求，應(yīng)對(duì)齒輪圖進(jìn)行比較和優(yōu)化，以獲得最小的體積和最小的重量；運(yùn)行可靠，維護(hù)方便；產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)在制造過(guò)程的每一個(gè)環(huán)節(jié)得到保證；運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)齒輪運(yùn)行狀況（軸承溫度、振動(dòng)、油溫及質(zhì)量變化等），并按規(guī)范進(jìn)行日常維護(hù)。與進(jìn)口齒輪箱相比，價(jià)格差異太大，市場(chǎng)價(jià)格偏低，齒輪箱生產(chǎn)企業(yè)承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)更大，不利于提高產(chǎn)品可靠性，不利于行業(yè)的快速發(fā)展，也不利于企業(yè)研發(fā)資金的投入。無(wú)論設(shè)備投資大，市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)高，都有搶購(gòu)的趨勢(shì)。目前，我國(guó)對(duì)大型風(fēng)齒輪的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)還沒(méi)有系統(tǒng)深入的研究，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、定位、設(shè)備指標(biāo)低、可靠性不高這些因素制約了我國(guó)能源風(fēng)電的快速發(fā)展。相信在2-3年內(nèi)，我國(guó)風(fēng)電箱的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)水平將有明顯提高，這將改變MW以上風(fēng)電設(shè)備的定位。結(jié)束語(yǔ)風(fēng)能可以有效緩解當(dāng)前全球能源緊缺問(wèn)題，因此在不同國(guó)家得到廣泛應(yīng)用，有效推動(dòng)了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的快速發(fā)展。但是，在我國(guó)從事風(fēng)能工作的實(shí)踐中，機(jī)械齒輪箱的設(shè)計(jì)還存在較大的問(wèn)題，這在很大程度上限制了我國(guó)風(fēng)能的快速發(fā)展。針對(duì)這種情況，有關(guān)部門(mén)要結(jié)合我國(guó)風(fēng)能發(fā)展?fàn)顩r和國(guó)際先進(jìn)技術(shù)水平，繼續(xù)加強(qiáng)風(fēng)電齒輪箱的設(shè)計(jì)研究，有效優(yōu)化風(fēng)電齒輪箱的可靠性，開(kāi)展風(fēng)電齒輪箱研究。定期檢修維護(hù)將進(jìn)一步優(yōu)化風(fēng)電場(chǎng)齒輪運(yùn)行狀況，為我國(guó)風(fēng)能快速發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。Reference[1]丁明,王冬君,韓平平,賀敬,胡騰華.風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)系統(tǒng)通用化建模方法研究[J].電網(wǎng)技術(shù),2013,37(10):2881-2887.[2]沈艷霞,李帆.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)故障診斷方法綜述[J].控制工程,2013,20(05):789-795.[3]肖雅麗,方瑞明,李文彭.雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)狀態(tài)