淺析風(fēng)電機組齒輪箱的常見故障及處理方案.doc

淺析風(fēng)電機組齒輪箱的常見故障及處理方案 摘 要：風(fēng)力發(fā)電機組中的齒輪箱是一個重要的機械部件，其主要功用是將風(fēng)輪在風(fēng)力作用下所產(chǎn)生的動力傳遞給發(fā)電機并使其得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。通常風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速很低，遠(yuǎn)達(dá)不到發(fā)電機發(fā)電所要求的轉(zhuǎn)速，必須通過齒輪箱齒輪副的增速作用來實現(xiàn)，因此，保證齒輪箱中齒輪正常工作對于風(fēng)電機組尤為重要。 關(guān)鍵詞：齒輪；斷裂；故障 1.概述 風(fēng)能是太陽能的一種轉(zhuǎn)換形式，是一種重要的自然能源。據(jù)估計到達(dá)地球的太陽能中雖然只有大約2%轉(zhuǎn)化為風(fēng)能，但其總量仍是十分可觀的。全球的風(fēng)能約為2.74109MW，其中可利用的風(fēng)能為2107MW，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。風(fēng)能作為一種無污染、可再生的綠色能源，它對于解決全球性的能源危機和環(huán)境危機有著重要的意義。由于科學(xué)水平的進(jìn)步，和風(fēng)能自身清潔、環(huán)保的特點，風(fēng)能被應(yīng)用到發(fā)電行業(yè)。因此，風(fēng)力發(fā)電成為各國學(xué)者研究的重點。 2.風(fēng)電機組齒輪箱常見故障及排除方法 2.1齒輪損傷 齒輪損傷的影響因素很多，包括選材、設(shè)計、加工、熱處理、安裝調(diào)試、潤滑和使用維護(hù)等。常見的齒輪損傷有齒面損傷和輪齒折斷兩類。輪齒折斷（斷齒）常由細(xì)微裂紋逐步擴展而成。根據(jù)裂紋擴展的情況和斷齒原因斷齒可分為過載折斷（包括沖擊折斷）、疲勞折斷以及隨機斷裂等。過載折斷總是由于作用在輪齒上的應(yīng)力超過其極限應(yīng)力，導(dǎo)致裂紋迅速擴展，常見的原因有突然沖擊超載、軸承損壞、軸彎曲或較大硬物擠入嚙合區(qū)等。斷齒斷口有呈放射狀花樣的裂紋擴展區(qū)，有時斷口處有平整的塑性變形，斷口副常可拼合。仔細(xì)檢查可看到材質(zhì)的缺陷齒面精度太差，輪齒根部未作精細(xì)處理等。疲勞折斷發(fā)生的根本原因是輪齒在過高的交變應(yīng)力重復(fù)作用下，從危險截面（如齒根）的疲勞源起始的疲勞裂紋不斷擴展，使輪齒剩余截面上的應(yīng)力超過其極限應(yīng)力，造成瞬時折斷。產(chǎn)生的原因是設(shè)計載荷估計不足，材料選用不當(dāng)，齒輪精度過低熱處理裂紋，磨削燒傷，齒根應(yīng)力集中等。 隨機斷裂的原因通常是材料缺陷、點蝕、剝落或其他應(yīng)力集中造成的局部應(yīng)力過大，或較大的硬質(zhì)異物落人嚙合區(qū)引起。齒輪疲勞是在過大的接觸應(yīng)力和應(yīng)力循環(huán)作用下，輪齒表面或其表層下面產(chǎn)生疲勞裂紋并進(jìn)一步擴展而造成的齒面損傷，其表現(xiàn)形式有早期點蝕、破壞性點蝕、齒面剝落和表面壓碎等。特別是破壞性點蝕，常在齒輪嚙合線部位出現(xiàn)，并且不斷擴展，使齒面嚴(yán)重?fù)p傷，磨損加大，最終導(dǎo)致斷齒失效。 膠合是相嚙合齒面在嚙合處的邊界膜受到破壞，導(dǎo)致接觸齒面金屬融焊而撕落齒面上金屬的現(xiàn)象，很可能是由于潤滑條件不好或有干涉引起，適當(dāng)改善潤滑條件和及時排除干涉起因，調(diào)整傳動件的參數(shù)，清除局部載荷集中，可減輕或消膠合現(xiàn)象。 風(fēng)力發(fā)電機組齒輪箱的潤滑，是齒輪箱持續(xù)穩(wěn)定運行的保證。齒輪箱潤滑系統(tǒng)如果工作不正常，由于齒面潤滑油膜減少而熱量增加，將造成齒面點蝕、膠合、磨損和軸承的損壞。特別是在我國北方，冬季溫度過低，潤滑油品容易凝固，粘度增大，如果齒輪箱潤滑部位不能得到充分潤滑，長期運行將會導(dǎo)致嚙合齒面有點蝕、膠合及軸承內(nèi)部滾針磨損現(xiàn)象；夏季溫度過高，如果齒輪箱散熱不好，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機組在額定功率下運行時，齒輪箱內(nèi)油品溫度上升較快，那么會造成嚙合齒面油膜變薄，齒面受力增大，容易出現(xiàn)點蝕、膠合現(xiàn)象，因此，較好地解決齒輪箱的潤滑，也是保證齒輪箱穩(wěn)定運行的條件。 齒輪箱潤滑油品的維護(hù)和使用壽命受油品的實際運行環(huán)境決定，在油品運行過程中，分解產(chǎn)生的各種物質(zhì)，可能會引起潤滑油品的老化、變質(zhì)，特別是在高溫、高濕及高灰塵等條件下運行，將會進(jìn)一步加速油品老化、變質(zhì)，這些都是影響潤滑油品使用壽命的重要因素，會對油品的潤滑能力產(chǎn)生很大的影響，降低潤滑油品的潤滑效果，從而影響齒輪箱的正常運行。 2.2齒輪箱油溫高 如果齒輪箱出現(xiàn)異常高溫現(xiàn)象，能是由于風(fēng)力發(fā)電規(guī)組長時間出力過高或者是風(fēng)力發(fā)電機組本身散熱系統(tǒng)工作不正常等因素造成。這時要根據(jù)具體情況，分析造成齒輪箱油溫過高的原因。首先檢查齒輪箱在運行時，是否有異常，是否在運行時伴有間歇聲音等，必須立刻停止風(fēng)力發(fā)電機組的運行，通過齒輪箱本體的各個觀測孔，仔細(xì)檢查齒輪箱各個齒面、軸承情況 各傳動零部件有無卡滯現(xiàn)象，前后連接接頭是否松動，如果正常，要檢查潤滑油供應(yīng)是否充分，特別是在各主要潤滑點處，必須要有足夠的油液潤滑和冷卻。同時應(yīng)該采集油樣，進(jìn)行油品分析，油品是否變質(zhì) 及時更換潤滑油品；其次，有可能由于本身機組在設(shè)計時，對風(fēng)力發(fā)電機組散熱考慮的疏忽，風(fēng)力發(fā)電機組長時間運行時，機艙內(nèi)散熱性能較差，從而造成齒輪箱油溫度上升較快，出現(xiàn)這種情況，只有改善機艙內(nèi)部散熱，才有可能減少齒輪箱油溫度上升較快問題，另外，還可以加裝齒輪箱潤滑油品外循環(huán)系統(tǒng)。 2.3齒輪油位低 齒輪箱油位的監(jiān)測，通常是依靠一個安裝在保護(hù)管中的磁電位置開關(guān)來完成的，它可以避免油槽內(nèi)擾動而引起開關(guān)的誤動作。同時設(shè)定一個浮動開關(guān)點，避免由于潤滑油品隨溫度而改變引起油品的粘度和體積波動，不會導(dǎo)致油位開關(guān)誤動作。風(fēng)力發(fā)電機組顯示齒油位低時，應(yīng)及時登機檢查齒輪箱及潤滑管路是否滲漏，油位開關(guān)工作是否正常，接線是否有松動，如果出現(xiàn)滲漏，應(yīng)當(dāng)及時進(jìn)行處理。另外，由于油溫較高，潤滑油在齒輪箱外設(shè)管路循環(huán)時，可能造成齒輪箱本體內(nèi)油位下降，這種情況一般多出現(xiàn)于新投入的機組，需要補加適量潤滑油品，但不能補加過量，過量地補加潤滑油品會造成潤滑油從高速輸出軸或其它部位滲漏。 2.4齒輪油泵過載 這類故障多出現(xiàn)在北方的冬季，由于風(fēng)力發(fā)電機組長時間停機，齒輪箱加熱元件不能完全加熱潤滑油品，造成潤滑油品粘度變大，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機組啟動，齒輪泵工作時，電機過負(fù)荷。出現(xiàn)該類故障后應(yīng)使機組處于待機狀態(tài)，逐步加熱齒輪油至正常值后再啟動風(fēng)力發(fā)電機組，避免由于強制啟動風(fēng)力發(fā)電機組時，齒輪油粘度較大造成潤滑不良，而損壞嚙合齒面或軸承等傳動部件。另一常見原因是由于部分使用年限較長的機組，齒輪油泵電機輸出軸油封老化，導(dǎo)致齒輪油品進(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)齒輪油泵過載故障，更嚴(yán)重的情況是齒輪油品會大量進(jìn)入齒輪油泵電機繞組，破壞繞組氣隙，造成齒輪油泵過載。出現(xiàn)上述情況后應(yīng)更換油封，清洗接線端子盒及電機繞組，并加溫干燥后重新恢復(fù)齒輪泵運行。 2.5軸承損壞 軸承是齒輪箱中最為重要的零件，其失效常常會引起齒輪箱災(zāi)難性的破壞。軸承在運轉(zhuǎn)過程中，套圈與滾動體表面之間經(jīng)受交變負(fù)荷的反復(fù)作用，由于安裝、潤滑、維護(hù)等方面的原因，而產(chǎn)生點蝕、裂紋、表面剝落等缺陷，使軸承失效，從而使齒輪副和箱體產(chǎn)生損壞。據(jù)統(tǒng)計，在影響軸承失效的眾多因素中，屬于安裝方面的原因占16%，屬于污染方面的原因也占16%，而屬于潤滑和疲勞方面的原因各占34%。使用中70%以上的軸承達(dá)不到預(yù)定壽命。因而，重視軸承的設(shè)計選型，充分保證潤滑條件，按照規(guī)范進(jìn)行安裝調(diào)試，加強對軸承運轉(zhuǎn)的監(jiān)控是非常必要的。通常在齒輪箱上設(shè)置了軸承溫控報警點，對軸承異常高溫現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)控，同一箱體上不同軸承之間的溫差一般也不超過15bC，要隨時隨地檢查潤滑油的變化，發(fā)現(xiàn)異常立即停機處理。 3.結(jié)束語 風(fēng)力發(fā)電機組齒輪箱的日常維護(hù)與維修技術(shù)是保障大型風(fēng)電機組可靠運行，降低大型維修成本、延長機組使用壽命的重要技術(shù)手段。對于我國積極發(fā)展風(fēng)力發(fā)電新能源的今天熟知風(fēng)力發(fā)電機組齒輪箱的維護(hù)方法和齒輪箱常見故障及排除方法尤為重要。 參考文獻(xiàn) 1姚興佳，宋俊風(fēng)力發(fā)電機組原理與應(yīng)用M.機械工業(yè)出版社，2009. 2張志英.風(fēng)能與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)M.北京化學(xué)工業(yè)出版社，2010. 淺析風(fēng)電機組齒輪箱的常見故障及處理方案摘要：風(fēng)力發(fā)電機組中的齒輪箱是一個重要的機械部件，其主要功用是將風(fēng)輪在風(fēng)力作用下所產(chǎn)生的動力傳遞給發(fā)電機并使其得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。通常風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速很低，遠(yuǎn)達(dá)不到發(fā)電機發(fā)電所要求的轉(zhuǎn)速，必須通過齒輪箱齒輪副的增速作用來實現(xiàn)，因此，保證齒輪箱中齒輪正常工作對于風(fēng)電機組尤為重要。 (function() var s = “_” + Math.random().toString(