?風(fēng)電機組齒輪箱油循環(huán)系統(tǒng)缺陷技術(shù)改造

摘要：風(fēng)電場在投運十年內(nèi)，共有14臺機組增速齒輪箱損壞，從齒輪箱系統(tǒng)設(shè)計、設(shè)備選型、加工工藝等方面進行分析排查，確定齒輪箱故障主要是由于齒輪箱潤滑系統(tǒng)加工工藝存在問題。本文介紹了針對此類缺陷的技改方案和改造效果。關(guān)鍵詞：風(fēng)電機組；齒輪箱油；改造一、概況江蘇灌云風(fēng)電場于2009年開工建設(shè)，2010年11月并網(wǎng)發(fā)電，共安裝了50臺重慶海裝H93-2.0MW型機組。該機組投運以來，由于齒輪箱油壓低，造成軸承溫度高，導(dǎo)致14臺風(fēng)電機齒輪箱損壞。針對齒輪箱油壓低的問題，經(jīng)過系統(tǒng)性的檢查和分析，找到了問題所在，通過技改解決了這一問題。該風(fēng)電機組齒輪箱潤滑系統(tǒng)主要有一臺潤滑油泵（雙速電機）、溫控閥、過壓旁通閥、過濾器及換熱器等組成（見下方系統(tǒng)圖）。工作原理：當冷啟動時（潤滑油溫度過低），或當過濾器濾芯壓差大于4bar時，濾芯上單向閥打開，潤滑油只經(jīng)過50μ的粗過濾；當溫度逐漸升高，濾芯壓差低于4bar時，潤滑油經(jīng)過10μ和50μ兩級過濾。當油溫低于45℃時，潤滑油直接經(jīng)溫控閥進入齒輪箱；當油溫高于45℃時，溫控閥關(guān)閉，潤滑油經(jīng)冷卻器冷卻后再進到齒輪箱。為保證出口壓力的穩(wěn)定，在裝置上有安全保護旁通閥，當壓力超過10bar時，開啟安全保護旁通閥，以防止壓力過高對系統(tǒng)元件造成損壞。二、存在問題及原因分析在檢查分析過程中，發(fā)現(xiàn)50臺風(fēng)電機組齒輪箱進口油壓不一致，油壓在1.5bar-8bar之間（廠家說明：齒輪箱正常油壓在0.4bar-8bar之間），針對50臺機組齒輪箱進口油壓都不一樣的情況，進行了專題分析，在分析中發(fā)現(xiàn)27臺齒輪箱進口油壓在1.5bar-3bar，其軸承平均溫度比另23臺齒輪箱軸承溫度高8℃左右，夏季時甚至高15℃，這27臺齒輪箱軸承溫度經(jīng)常達到報警值。齒輪箱長期處于油壓低、軸承溫度高的情況下，會加快齒輪箱磨損，縮短齒輪箱使用壽命。造成齒輪箱進口油壓低的原因主要有以下幾種：（一）油泵電機的原因更換#45機組齒輪箱潤滑油泵電機，在更換油泵電機之前啟動油泵高速運行，觀察齒輪箱進出口壓力，并測量了油泵高速狀態(tài)下的電機三相電流，更換電機后將壓力與電流進行了對比,沒有發(fā)現(xiàn)異常。電機狀態(tài)出口壓力進口壓力三相電流更換電機前3.76bar2.37bar5.8A更換電機后3.85bar2.2bar5.8A（二）油泵電機聯(lián)軸器的原因#45機組更換電機時發(fā)現(xiàn)電機與聯(lián)軸器的花型緩沖器有磨損情況，更換了聯(lián)軸器與緩沖器，齒輪箱進口與出口壓力基本沒變，沒有發(fā)現(xiàn)異常。（三）油泵的原因?qū)⑿碌凝X輪箱潤滑油泵更換到#45機組上，目的是排除油泵葉輪磨損影響泵的出口壓力，前后數(shù)據(jù)對比沒有發(fā)現(xiàn)異常。泵的狀態(tài)溫控狀態(tài)泄壓管堵頭狀態(tài)節(jié)流閥的狀態(tài)出口壓力進口壓力未更換未更換裝堵頭全開4.75bar1.88bar已更換未更換裝堵頭全開4.79bar1.94bar另外將#2機組油壓正常情況下的油泵與#9機組油壓低的油泵進行互換，目的是徹底排除油泵的因素，檢查發(fā)現(xiàn)油壓低與油泵無關(guān)。機組號交換前泵出口壓力交換前齒輪箱進口壓力交換后泵出口壓力交換后齒輪箱進口壓力#27.84bar5.12bar8.07bar5.26bar#95.012.1bar5.0bar2.0bar（四）齒輪箱主油管路的原因更換#45機組齒輪箱潤滑油泵的進口油管，目的是排除進油管有異物堵住，造成油泵進油量減少，影響齒輪箱進口壓力。更換油管后與更換前的進出口壓力沒有差別。（五）溫控閥的原因?qū)?45機組齒輪箱潤滑系統(tǒng)上溫控閥的閥芯取下后安裝一個節(jié)流閥，目的是排除溫控閥對齒輪箱進口壓力的影響，檢查后沒有發(fā)現(xiàn)異常。旁路狀態(tài)出口壓力進口壓力節(jié)流閥全關(guān)5.32bar1.72bar節(jié)流閥全開5.04bar1.63bar（六）泄壓閥的原因?qū)?45機組齒輪箱潤滑系統(tǒng)上溫控閥的閥芯取下并在該管路安裝一個節(jié)流閥，將泄壓管連接到油泵的一端取下并用堵頭堵住。目的是排除泄壓閥泄漏，防止在正常壓力下有油通過泄壓管道直接流入到齒輪箱，檢查后沒有發(fā)現(xiàn)異常。泄壓管狀態(tài)出口壓力進口壓力未加堵頭5.45bar2.0bar加堵頭6.31bar2.19bar（七）濾芯原因?qū)?45機組的溫控閥的閥芯取下，并在該管路安裝一個節(jié)流閥，將泄壓管連接到油泵的一端取下并用堵頭堵住，更換了齒輪箱油泵過濾器的濾芯，目的是為了排除由于齒輪箱濾芯被堵住而影響齒輪箱油的進口壓力，檢查后沒有發(fā)現(xiàn)異常。（八）故障原因經(jīng)反復(fù)排查，#9、#45機組齒輪箱進口壓力低于1.5bar，與電機、油泵、濾芯、旁路油管、主油管、泄壓油管、溫控閥沒有直接關(guān)系。經(jīng)多方調(diào)研及與齒輪箱廠家溝通了解，灌云風(fēng)電場50臺齒輪箱進油口分配器不是由一個廠家提供，部分齒輪箱進油口分配器底部增開了油孔。了解該信息后，挑選了一臺壓力正常的#36機組和一臺壓力偏低的#38機組，分別檢查齒輪箱進油口分配器開孔情況，發(fā)現(xiàn)壓力低的#38機組齒輪箱進油口分配器底部增開了油口，#36機組沒有開油口（見下圖）。將#38機組齒輪箱進油口分配器底部油口封堵后壓力恢復(fù)正常。三、方案設(shè)計通過對齒輪箱潤滑系統(tǒng)的排查和分析，以及與齒輪箱生產(chǎn)廠家技術(shù)人員的溝通和技術(shù)論證，對齒輪箱潤滑油進口分配器進行改造，從而提高潤滑油壓，改善軸承潤滑效果，降低軸承溫度。改造方案：將齒輪箱進油口分配器底部油口用堵頭堵住，改造工藝：用M12×1.5的絲錐對齒輪箱進油口分配器底部Φ10的泄油孔攻絲，攻深20mm，裝上一個M12×1.5的絲堵（FDSH-0287），螺栓涂厭氧膠后擰緊。四、方案實施拆下齒輪箱進油口分配器上的各路油管，拆下齒輪箱進油口分配器，用M12×1.5的絲錐對齒輪箱進油口分配器底部Φ10的泄油孔攻絲，攻深20mm，清理干凈毛刺和鐵屑（如下圖），在泄油孔上裝上一個M12×1.5的絲堵（FDSH-0287），螺栓涂厭氧膠后擰緊，并將滑油分配器回裝到原位，擰緊連接螺栓，重新回裝油管。五、改造效果通過數(shù)據(jù)對比，27臺齒輪箱技改后，齒輪箱油泵出口壓力平均上升2.98bar，齒輪箱進口壓力平均上升2.2bar。對比情況如下：（1月6日環(huán)境溫度6℃，平均風(fēng)速9.7m/s；1月25日環(huán)境溫度5℃，平均風(fēng)速9.5m/s；1月30日環(huán)境溫度4℃，平均風(fēng)速9.8m/s）。機組號技改前技改后齒輪箱進口壓力油泵出口壓力齒輪箱前軸溫度齒輪箱后軸溫度齒輪箱進口壓力油泵出口壓力齒輪箱前軸溫度齒輪箱后軸溫度31.724.5274.3765.224.87.6264.6654.7641.553.7970.2166.484.346.8762.0860.8551.744.6569.7868.845.328.445861.31101.774.1471.862.025.297.8463.255.82111.764.2273.7870.84.636.9264.0561.6121.744.0172.5668.155.217.7264.2762.31151.654.1675.7572.124.36763.2864.63161.383.6361.0754.874.77.4162.155.83181.484.0475.1166.863.996.4166.2459.55191.84.5569.1664.194.366.8761.6757.38201.414.3770.1468.144.036.6560.9162.11211.644.1971.2566.154.647.2562.7759.65261.634.1670.9666.244.296.3063.5163.63311.644.1971.0366.224.627.1662.7360.35371.634.1571.1565.984.486.9763.1560.70381.674.2669.1859.9857.8661.1155.07391.534.2171.7163.653.525.8866.1761.15401.464.2471.0965.414.577.2161.2160.11411.564.1567.6867.84.977.7460.9963.19421.694.3373.7771.014.837.4964.4563.82431.764.2775.3968.294.77.2365.762.44441.883.8970.5666.974.847.0165.8563451.614.4567.2162.374.297.1161.1458.97471.524.2572.9964.214.336.8869.7661.06481.684.0672.3368.385.057.5563.0560.36491.644.2171.1965.824.607.1863.8760.90平均值1.634.271.2266.014.617.1863.360.41進口壓力上升2.98出口壓力上升2.98前軸溫度下降7.92后軸溫度下降5.69六、總結(jié)在風(fēng)速和環(huán)境溫度相似的情