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

摘要：風(fēng)電場(chǎng)在投運(yùn)十年內(nèi)，共有14臺(tái)機(jī)組增速齒輪箱損壞，從齒輪箱系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、加工工藝等方面進(jìn)行分析排查，確定齒輪箱故障主要是由于齒輪箱潤(rùn)滑系統(tǒng)加工工藝存在問(wèn)題。本文介紹了針對(duì)此類缺陷的技改方案和改造效果。關(guān)鍵詞：風(fēng)電機(jī)組；齒輪箱油；改造一、概況江蘇灌云風(fēng)電場(chǎng)于2009年開(kāi)工建設(shè)，2010年11月并網(wǎng)發(fā)電，共安裝了50臺(tái)重慶海裝H93-2.0MW型機(jī)組。該機(jī)組投運(yùn)以來(lái)，由于齒輪箱油壓低，造成軸承溫度高，導(dǎo)致14臺(tái)風(fēng)電機(jī)齒輪箱損壞。針對(duì)齒輪箱油壓低的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)性的檢查和分析，找到了問(wèn)題所在，通過(guò)技改解決了這一問(wèn)題。該風(fēng)電機(jī)組齒輪箱潤(rùn)滑系統(tǒng)主要有一臺(tái)潤(rùn)滑油泵（雙速電機(jī)）、溫控閥、過(guò)壓旁通閥、過(guò)濾器及換熱器等組成（見(jiàn)下方系統(tǒng)圖）。工作原理：當(dāng)冷啟動(dòng)時(shí)（潤(rùn)滑油溫度過(guò)低），或當(dāng)過(guò)濾器濾芯壓差大于4bar時(shí)，濾芯上單向閥打開(kāi)，潤(rùn)滑油只經(jīng)過(guò)50μ的粗過(guò)濾；當(dāng)溫度逐漸升高，濾芯壓差低于4bar時(shí)，潤(rùn)滑油經(jīng)過(guò)10μ和50μ兩級(jí)過(guò)濾。當(dāng)油溫低于45℃時(shí)，潤(rùn)滑油直接經(jīng)溫控閥進(jìn)入齒輪箱；當(dāng)油溫高于45℃時(shí)，溫控閥關(guān)閉，潤(rùn)滑油經(jīng)冷卻器冷卻后再進(jìn)到齒輪箱。為保證出口壓力的穩(wěn)定，在裝置上有安全保護(hù)旁通閥，當(dāng)壓力超過(guò)10bar時(shí)，開(kāi)啟安全保護(hù)旁通閥，以防止壓力過(guò)高對(duì)系統(tǒng)元件造成損壞。二、存在問(wèn)題及原因分析在檢查分析過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)50臺(tái)風(fēng)電機(jī)組齒輪箱進(jìn)口油壓不一致，油壓在1.5bar-8bar之間（廠家說(shuō)明：齒輪箱正常油壓在0.4bar-8bar之間），針對(duì)50臺(tái)機(jī)組齒輪箱進(jìn)口油壓都不一樣的情況，進(jìn)行了專題分析，在分析中發(fā)現(xiàn)27臺(tái)齒輪箱進(jìn)口油壓在1.5bar-3bar，其軸承平均溫度比另23臺(tái)齒輪箱軸承溫度高8℃左右，夏季時(shí)甚至高15℃，這27臺(tái)齒輪箱軸承溫度經(jīng)常達(dá)到報(bào)警值。齒輪箱長(zhǎng)期處于油壓低、軸承溫度高的情況下，會(huì)加快齒輪箱磨損，縮短齒輪箱使用壽命。造成齒輪箱進(jìn)口油壓低的原因主要有以下幾種：（一）油泵電機(jī)的原因更換#45機(jī)組齒輪箱潤(rùn)滑油泵電機(jī)，在更換油泵電機(jī)之前啟動(dòng)油泵高速運(yùn)行，觀察齒輪箱進(jìn)出口壓力，并測(cè)量了油泵高速狀態(tài)下的電機(jī)三相電流，更換電機(jī)后將壓力與電流進(jìn)行了對(duì)比,沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常。電機(jī)狀態(tài)出口壓力進(jìn)口壓力三相電流更換電機(jī)前3.76bar2.37bar5.8A更換電機(jī)后3.85bar2.2bar5.8A（二）油泵電機(jī)聯(lián)軸器的原因#45機(jī)組更換電機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn)電機(jī)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(jìn)口與出口壓力基本沒(méi)變，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常。（三）油泵的原因?qū)⑿碌凝X輪箱潤(rùn)滑油泵更換到#45機(jī)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(duì)比沒(méi)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(jìn)口壓力未更換未更換裝堵頭全開(kāi)4.75bar1.88bar已更換未更換裝堵頭全開(kāi)4.79bar1.94bar另外將#2機(jī)組油壓正常情況下的油泵與#9機(jī)組油壓低的油泵進(jìn)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(wú)關(guān)。機(jī)組號(hào)交換前泵出口壓力交換前齒輪箱進(jìn)口壓力交換后泵出口壓力交換后齒輪箱進(jìn)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(jī)組齒輪箱潤(rùn)滑油泵的進(jìn)口油管，目的是排除進(jìn)油管有異物堵住，造成油泵進(jìn)油量減少，影響齒輪箱進(jìn)口壓力。更換油管后與更換前的進(jìn)出口壓力沒(méi)有差別。（五）溫控閥的原因?qū)?45機(jī)組齒輪箱潤(rùn)滑系統(tǒng)上溫控閥的閥芯取下后安裝一個(gè)節(jié)流閥，目的是排除溫控閥對(duì)齒輪箱進(jìn)口壓力的影響，檢查后沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常。旁路狀態(tài)出口壓力進(jìn)口壓力節(jié)流閥全關(guān)5.32bar1.72bar節(jié)流閥全開(kāi)5.04bar1.63bar（六）泄壓閥的原因?qū)?45機(jī)組齒輪箱潤(rùn)滑系統(tǒng)上溫控閥的閥芯取下并在該管路安裝一個(gè)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(guò)泄壓管道直接流入到齒輪箱，檢查后沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常。泄壓管狀態(tài)出口壓力進(jìn)口壓力未加堵頭5.45bar2.0bar加堵頭6.31bar2.19bar（七）濾芯原因?qū)?45機(jī)組的溫控閥的閥芯取下，并在該管路安裝一個(gè)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(guò)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(jìn)口壓力，檢查后沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常。（八）故障原因經(jīng)反復(fù)排查，#9、#45機(jī)組齒輪箱進(jìn)口壓力低于1.5bar，與電機(jī)、油泵、濾芯、旁路油管、主油管、泄壓油管、溫控閥沒(méi)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(chǎng)50臺(tái)齒輪箱進(jìn)油口分配器不是由一個(gè)廠家提供，部分齒輪箱進(jìn)油口分配器底部增開(kāi)了油孔。了解該信息后，挑選了一臺(tái)壓力正常的#36機(jī)組和一臺(tái)壓力偏低的#38機(jī)組，分別檢查齒輪箱進(jìn)油口分配器開(kāi)孔情況，發(fā)現(xiàn)壓力低的#38機(jī)組齒輪箱進(jìn)油口分配器底部增開(kāi)了油口，#36機(jī)組沒(méi)有開(kāi)油口（見(jiàn)下圖）。將#38機(jī)組齒輪箱進(jìn)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(jì)通過(guò)對(duì)齒輪箱潤(rùn)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(duì)齒輪箱潤(rùn)滑油進(jìn)口分配器進(jìn)行改造，從而提高潤(rùn)滑油壓，改善軸承潤(rùn)滑效果，降低軸承溫度。改造方案：將齒輪箱進(jìn)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(duì)齒輪箱進(jìn)油口分配器底部Φ10的泄油孔攻絲，攻深20mm，裝上一個(gè)M12×1.5的絲堵（FDSH-0287），螺栓涂厭氧膠后擰緊。四、方案實(shí)施拆下齒輪箱進(jìn)油口分配器上的各路油管，拆下齒輪箱進(jìn)油口分配器，用M12×1.5的絲錐對(duì)齒輪箱進(jìn)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(gè)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(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比，27臺(tái)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(jìn)口壓力平均上升2.2bar。對(duì)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(jī)組號(hào)技改前技改后齒輪箱進(jìn)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(jìn)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(jìn)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