風(fēng)電機(jī)組檢測(cè)與控制課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、風(fēng)電機(jī)組檢測(cè)與控制課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)河北工業(yè)大學(xué)風(fēng)能與動(dòng)力工程系一、設(shè)計(jì)目的風(fēng)電機(jī)組齒輪箱是雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的重要組成部分，是機(jī)組中的能量傳遞機(jī)構(gòu)。齒輪箱的可靠性直接影響了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。隨著國(guó)內(nèi)政策對(duì)清潔能源大力支持，特別是對(duì)風(fēng)能發(fā)電應(yīng)用技術(shù)的開(kāi)發(fā)，風(fēng)電機(jī)組的單機(jī)容量越來(lái)越大，因此齒輪箱的穩(wěn)定性、故障分析和可靠性研究成為了風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。而在風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)齒輪箱進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)和定期維護(hù)至關(guān)重要。根據(jù)所學(xué)知識(shí)，通過(guò)文獻(xiàn)檢索，針對(duì)齒輪箱進(jìn)行在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)和維護(hù)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容1、齒輪箱常見(jiàn)故障及原因分析；2、齒輪箱在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)；3、齒輪箱維護(hù)。三、時(shí)間安排20

2、15年1月19日交紙質(zhì)版四、要求1、字?jǐn)?shù)要求：5000字左右；2、報(bào)告格式參考“課程設(shè)計(jì)格式要求”；3、2-3名同學(xué)一組。風(fēng)電機(jī)組檢測(cè)與控制課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目： 關(guān)于風(fēng)電機(jī)組齒輪箱的研究姓 名： 時(shí) 間： 2015年1月10日 目 錄 1系統(tǒng)概論 12 齒輪箱常見(jiàn)故障及原因分析 4 2.1 斷齒 4 2.2 點(diǎn)蝕 4 2.3 齒面膠合4 2.4.齒根疲勞裂紋52.5 齒面接觸疲勞52.6 軸承損壞52.7 斷軸6 3、齒輪箱在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)74 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱的維護(hù)94 結(jié)束語(yǔ)11 第 1 頁(yè)1 系統(tǒng)概述11 齒輪箱的發(fā)展概況面對(duì)當(dāng)前不可再生能源短缺的境況，許多國(guó)家都致力于發(fā)展清潔能源，主要

3、有風(fēng)能、太陽(yáng)能等，但規(guī)模最大的是風(fēng)力發(fā)電。隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的日趨成熟，市場(chǎng)的逐步擴(kuò)大，風(fēng)力發(fā)電已成為增長(zhǎng)最快的可再生能源之一，并具備了與常規(guī)能源競(jìng)爭(zhēng)的能力。而風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展促成了風(fēng)電裝備制造業(yè)的繁榮，風(fēng)電齒輪箱作為風(fēng)電機(jī)組中最重要的部件，倍受國(guó)內(nèi)外風(fēng)電相關(guān)行業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的關(guān)注。風(fēng)機(jī)增速齒輪箱作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的配套產(chǎn)品，是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中一個(gè)重要的機(jī)械傳動(dòng)部件，它的功能是將風(fēng)輪在風(fēng)力作用下所產(chǎn)生的動(dòng)力傳遞給發(fā)電機(jī)，使其得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行發(fā)電，它的研究和開(kāi)發(fā)是風(fēng)電技術(shù)的核心，并正向高效、高可靠性及大功率方向發(fā)展。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)的故障中齒輪箱的損壞率在機(jī)組部件中最高的由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的組裝在風(fēng)電

4、場(chǎng)，齒輪箱受變載荷、強(qiáng)陣風(fēng)的沖擊，環(huán)境溫度變化較大，齒輪箱故障所占比重較大。隨著風(fēng)力機(jī)組的不斷升級(jí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)容量的增大，齒輪箱故障所帶來(lái)的損失越來(lái)越大發(fā)生故障是不可避免的若出現(xiàn)故障，對(duì)發(fā)電機(jī)組帶來(lái)的影響很大，維修也非常困難。所以齒輪箱故障診斷的研究是非常必要的。目前，主要有三種風(fēng)力發(fā)電機(jī)，一種依靠齒輪箱增速的雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)，一種是永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，第三種是半直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，第一種的生產(chǎn)技術(shù)較為成熟，而 1且在風(fēng)電場(chǎng)中是主流機(jī)型，使用較多的機(jī)型。雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)所加裝的電力電子變流器的功率占風(fēng)力機(jī)組的 30，雖然沒(méi)有了齒輪箱，風(fēng)力機(jī)的故障發(fā)生率以及維護(hù)成本都大幅下降，但為了將直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電

5、機(jī)組聯(lián)接電網(wǎng)，要給它加裝一個(gè)全功率的電力電子變流器，而變流器的價(jià)格非常高，增加了發(fā)電成本。鑒于以上兩個(gè)原因風(fēng)電機(jī)組齒輪箱故障研究有重要現(xiàn)實(shí)意義。1.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱的介紹1.2.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱的結(jié)構(gòu)及作用 齒輪箱風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的齒輪箱是一個(gè)重要的機(jī)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(dòng)力傳遞給發(fā)電機(jī)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(jī)發(fā)電所要求的轉(zhuǎn)速，必須通過(guò)齒輪箱齒輪副的增速作用來(lái)實(shí)現(xiàn)，故也將齒輪箱稱之為增速箱。根據(jù)機(jī)組的總體布置要求，有時(shí)將與風(fēng)輪輪轂直接相連的傳動(dòng)軸（俗稱大軸）與齒輪箱合為一體，也有將大軸與齒輪箱分別布置，其間利用漲緊套裝置或聯(lián)軸節(jié)

6、連接的結(jié)構(gòu)。為了增加機(jī)組的制動(dòng)能力，常常在齒輪箱的輸入端或輸出端設(shè)置剎車裝置，配合葉尖制動(dòng)（定漿距風(fēng)輪）或變漿距制動(dòng)裝置共同對(duì)機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合制動(dòng)如圖 2-1 為齒輪箱剖面結(jié)構(gòu)，圖 2-2 為風(fēng)機(jī)齒輪箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu). 圖2-3為齒輪箱外部結(jié)構(gòu)。 圖2-1 圖2-2 圖2-3 1.2.2齒輪箱的工作過(guò)程風(fēng)作用到葉片上，驅(qū)使風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)的風(fēng)輪帶動(dòng)齒輪箱主軸轉(zhuǎn)動(dòng)并將動(dòng)能輸入齒輪副。經(jīng)過(guò)三級(jí)變速，齒輪副將輸入的大扭矩、低轉(zhuǎn)速動(dòng)能轉(zhuǎn)化成低扭矩、高轉(zhuǎn)速的動(dòng)能，通過(guò)聯(lián)軸器傳遞給發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)將輸入的動(dòng)能最終轉(zhuǎn)化為電能并輸送到電網(wǎng)。1.3風(fēng)電機(jī)組中齒輪箱的工作概況環(huán)境條件惡劣：風(fēng)大、砂塵、鹽霧、

7、潮濕、高溫、嚴(yán)寒工作條件復(fù)雜：風(fēng)速風(fēng)向多變、強(qiáng)陣風(fēng)、高空無(wú)人值守要求高可靠性、高效率、高安全性要求工作壽命長(zhǎng)：二十年（175200小時(shí)）輸入輸出速比大加工制造要求高2 齒輪箱常見(jiàn)故障及原因分析齒輪箱零部件一般包含有齒輪、滾動(dòng)軸承和軸，而且在這三類主要零部件失效時(shí)產(chǎn)生的故障通常會(huì)互相影響，所以分析齒輪、滾動(dòng)軸承和軸的主要失效形式對(duì)齒輪箱故障診斷具有重要的意義。 通常齒輪投入使用后，由于齒輪制造不良或操作維護(hù)不善，會(huì)產(chǎn)生各種形式的失效，致使齒輪失去正常功能而失效。失效形式又隨齒輪材料、熱處理、安裝和運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)等因素的不同而不同，常見(jiàn)的齒輪失效形式有：齒面磨損、齒面膠合和擦傷、齒面接觸疲勞、彎曲疲勞與

8、斷齒。 2.1 斷齒 根據(jù)裂紋擴(kuò)展的情況和斷齒原因斷齒包括過(guò)載折斷（包括沖擊折斷）疲勞折斷以及隨機(jī)斷裂等斷齒常由細(xì)微裂紋逐步擴(kuò)展而成。 疲勞折斷發(fā)生從危險(xiǎn)截面的疲勞源起始的疲勞裂紋不斷擴(kuò)展，使輪齒剩余截面上的應(yīng)力超過(guò)其極限應(yīng)力造成瞬時(shí)折斷，其根本原因是輪齒在過(guò)高的交變應(yīng)力重復(fù)作用。 故障原因：主要是材料選用不當(dāng)，齒輪精度過(guò)低，熱處理裂紋，磨削燒傷，齒根應(yīng)力集中，過(guò)載等等。 處理方式： 因此在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮傳動(dòng)的動(dòng)載荷譜，優(yōu)選齒輪參數(shù)，正確選用材料和齒輪精度，充分保證加工精度消除應(yīng)力集中集中因素等等。 2.2 點(diǎn)蝕 齒輪箱中的相互接觸的齒在交變的接觸應(yīng)力多次反復(fù)作用下，在齒面接線附近，會(huì)出現(xiàn)若干

9、小裂紋，封閉在裂紋中的潤(rùn)滑油，在壓力作用下，產(chǎn)生鍥擠作用而使裂紋擴(kuò)大，最后導(dǎo)致表層小片狀剝落而行成麻點(diǎn)狀凹坑，形成齒面疲勞叫點(diǎn)蝕。產(chǎn)生原因有：齒面硬度低和過(guò)載以及載荷不均造成的相互接觸的地方鍥擠作用過(guò)大造成的。 處理方式：防止失效的措施是提高齒面硬度和采用正角度變位傳動(dòng)和選擇好材質(zhì)提高潤(rùn)滑油的粘度。 2.3 齒面膠合 故障原因：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的金屬的現(xiàn)象。對(duì)于重載和高速齒輪的傳動(dòng)，一旦潤(rùn)滑條件不良，由于齒面工作區(qū)溫度很高，齒面間的油膜就會(huì)受到影響甚至?xí)?，長(zhǎng)時(shí)間工作之 5后，一個(gè)齒面的金屬會(huì)熔焊在與之嚙合的另一個(gè)齒面上，這樣就會(huì)在齒

10、面上形成垂直于節(jié)線的劃痕狀膠合。 處理方式：適當(dāng)改善潤(rùn)滑條件和及時(shí)排除干涉起因調(diào)整傳動(dòng)件的參數(shù)，清除局部載荷集中，可減輕或消除膠合現(xiàn)象。 2.4.齒根疲勞裂紋 故障原因: 疲勞裂紋的產(chǎn)生是由于齒輪在實(shí)際嚙合過(guò)程中，既有相對(duì)滾動(dòng)，又有相對(duì)滑動(dòng)，從而產(chǎn)生脈動(dòng)載荷，進(jìn)而產(chǎn)生剪應(yīng)力，這種力使齒輪表面層深處產(chǎn)生脈動(dòng)循環(huán)變化使齒輪表面層深處產(chǎn)生脈動(dòng)循環(huán)變化，當(dāng)這種剪應(yīng)力超過(guò)齒輪材料的疲勞極限時(shí)，接觸表面將產(chǎn)生裂紋。在過(guò)大的接觸剪應(yīng)力和應(yīng)力循環(huán)次數(shù)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(kuò)展而造成的齒面損傷早期點(diǎn)蝕齒面剝落和表面壓碎等。 處理方式：設(shè)計(jì)，選擇合適的精度配合，提高安裝精度，保證熱處理質(zhì)

11、量，改善潤(rùn)滑條件等，是解決齒面疲勞的根本措施。2.5 齒面接觸疲勞 齒輪在嚙合過(guò)程中，既有相對(duì)滾動(dòng)，又有相對(duì)滑動(dòng)。這兩種力的作用使齒輪表面層深處產(chǎn)生脈動(dòng)循環(huán)變化的切應(yīng)力，在交變應(yīng)力作用下會(huì)產(chǎn)生微觀的疲勞裂紋。潤(rùn)滑油進(jìn)入裂紋后，在嚙合過(guò)程中將裂紋封閉和擠壓，潤(rùn)滑油在高壓下促使疲勞裂紋蔓延和擴(kuò)展，就將齒表面的金屬微粒剝落下來(lái)，形成許多麻點(diǎn)凹坑，這些麻點(diǎn) 連接起來(lái)，造成大塊金屬脫落，這種現(xiàn)象就稱為“剝落。剝落和點(diǎn)蝕的形成機(jī)理相同，無(wú)本質(zhì)區(qū)別，只是程度不同而已。 處理方式：正確進(jìn)行齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì)，選擇好材料并保證熱處理質(zhì)量，選擇合適的 精 度 配 合， 提高 安裝 精 度， 改善 潤(rùn)滑 條件 等 是解

12、決齒 面疲 勞的 根 本措 施 。 2.6 軸承損壞 軸承是齒輪箱中最為重要的零件，其失效常常會(huì)引起齒輪箱災(zāi)難性的破壞。軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，軸承套圈與滾動(dòng)體表面之間經(jīng)受交變負(fù)荷的反復(fù)作用，由于安裝、潤(rùn)滑、維護(hù)等方面的原因，而產(chǎn)生點(diǎn)蝕、裂紋、表面剝落等缺陷，使軸承失效，從而使齒輪箱體產(chǎn)生損壞。 處理方式：重視軸承的設(shè)計(jì)選型，充分保證潤(rùn)滑條件，按照規(guī)范進(jìn)行安裝調(diào)試，加強(qiáng)對(duì)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的監(jiān)控。 2.7 斷軸 產(chǎn)生原因：是軸在制造過(guò)程中沒(méi)有消除應(yīng)力集中的因素，在過(guò)載或交變應(yīng)力的作用下，超出了材料的疲勞極限所致。因此對(duì)軸上易產(chǎn)生的應(yīng)力集中因素應(yīng)高度重視，特別是在不同軸徑過(guò)渡區(qū)要有圓滑的圓弧連接，此處的光潔度要

13、求較高，也不允許有切削刀具刃尖的痕跡。 處理方式：設(shè)計(jì)時(shí)，軸的強(qiáng)度應(yīng)足夠，軸上的鍵槽、花鍵等結(jié)構(gòu)不能過(guò)分降低軸的強(qiáng)度。保證相關(guān)零件的剛度，防止軸的變形，也是提高軸的可靠性必要措施。而在日常的運(yùn)行與維護(hù)中經(jīng)常碰到的一些基本故障有： (1 )齒輪油泵過(guò)載 故障原因：齒輪油泵過(guò)載多發(fā)生在冬季低溫氣象條件下，長(zhǎng)期停機(jī)后或新安裝調(diào)試的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱溫度低，潤(rùn)滑油粘度增加，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 0°C 以上，再按規(guī)程啟動(dòng)油泵、風(fēng)機(jī)，避免強(qiáng)制啟動(dòng)風(fēng)電機(jī)組，以免因潤(rùn)滑油粘度較大造成潤(rùn)滑不良，損壞齒面或軸承以及潤(rùn)滑

14、系統(tǒng)的其它部件。 (2 )潤(rùn)滑油溫度過(guò)高 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)時(shí)間處于額發(fā)電狀態(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)，可敞塔開(kāi)架增強(qiáng)通風(fēng)降低機(jī)艙溫度，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)。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，然后再進(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。 (3)潤(rùn)滑油位低 故障原因：潤(rùn)滑油位低故障是由于潤(rùn)滑

15、油低于油位下限，磁浮子開(kāi)關(guān)動(dòng)作停機(jī)；或因?yàn)橛臀粋鞲衅麟娐饭收稀?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)可靠地檢查潤(rùn)滑油油位，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。 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 7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)。3、齒輪箱在線狀態(tài)監(jiān)測(cè) 3.1 SCADA系統(tǒng)SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)

16、是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的DCS與電力自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)；它應(yīng)用領(lǐng)域很廣，可以應(yīng)用于電力、冶金、石油、化工、燃?xì)狻㈣F路等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過(guò)程控制等諸多領(lǐng)域。在電力系統(tǒng)中，SCADA系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛，技術(shù)發(fā)展也最為成熟。它在遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中占重要地位,可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測(cè)量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號(hào)報(bào)警等各項(xiàng)功能,即我們所知的"四遙"功能.RTU(遠(yuǎn)程終端單元),FTU(饋線終端單元)是它的重要組成部分在現(xiàn)今的變電站綜合自動(dòng)化建設(shè)中起了相當(dāng)重要的作用SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)

17、系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，涉及到組態(tài)軟件、數(shù)據(jù)傳輸鏈路（如：數(shù)傳電臺(tái)、GPRS等）工業(yè)隔離安全網(wǎng)關(guān)，其中安全隔離網(wǎng)關(guān)是保證工業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)的安全的，工業(yè)上大多數(shù)都要用到這種安全防護(hù)性的網(wǎng)關(guān)，防止病毒，以保證工業(yè)數(shù)據(jù)、信息的安全。其中的一種隔離網(wǎng)關(guān)是：工業(yè)安全防護(hù)網(wǎng)關(guān)pSafetyLink，簡(jiǎn)稱隔離網(wǎng)關(guān).它應(yīng)用領(lǐng)域很廣，可以應(yīng)用于電力、冶金、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過(guò)程控制等諸多領(lǐng)域。3.2齒輪、軸承潤(rùn)滑機(jī)理齒輪和軸承在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中它們實(shí)際都是非直接接觸，這中間是靠潤(rùn)滑油建成油膜，使其形成非接觸式的滾動(dòng)和滑動(dòng)，這時(shí)油起到了潤(rùn)滑的作用。雖然它們是非接觸的滾動(dòng)和滑動(dòng)，但由于加工精度等

18、原因使其轉(zhuǎn)動(dòng)都有相對(duì)的滾動(dòng)摩擦和滑動(dòng)摩擦，這都會(huì)產(chǎn)生一定的熱量。如果這些熱量在它們轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中沒(méi)有消除，勢(shì)必會(huì)越集越多，最后導(dǎo)致高溫?zé)龤X輪和軸承。因此齒輪和軸承在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中必須用潤(rùn)滑油來(lái)進(jìn)行冷卻。所以潤(rùn)滑油一方面起潤(rùn)滑作用，另一方面起冷卻作用。對(duì)于風(fēng)電齒輪箱，對(duì)于所有的齒輪和軸承我們都要采用強(qiáng)制潤(rùn)滑。原因有：1、強(qiáng)制潤(rùn)滑可以進(jìn)行監(jiān)控，而飛濺潤(rùn)滑是監(jiān)控不了的。從安全性考慮采用強(qiáng)制潤(rùn)滑。2、現(xiàn)在風(fēng)電齒輪箱功率越來(lái)越大，其功率損耗也越來(lái)越大，因此飛濺潤(rùn)滑已經(jīng)滿足不了冷卻的作用。這是需要進(jìn)行強(qiáng)制潤(rùn)滑。3.3風(fēng)電機(jī)組齒輪箱結(jié)構(gòu)及SCADA監(jiān)測(cè)參數(shù)本文研究的風(fēng)電機(jī)組的額定功率為1.5 MW。切入風(fēng)速為3

19、 m/s，額定風(fēng)速為12 m/s。葉輪的額定轉(zhuǎn)速為20 r/min，雙饋發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為1 800 r/min，齒輪箱的變速比為1:90。為使齒輪箱具有高變速比同時(shí)體積較小，大型風(fēng)電機(jī)組齒輪箱通常采用三級(jí)結(jié)構(gòu)：第一級(jí)為行星齒輪，第二三級(jí)為常規(guī)齒輪傳動(dòng)級(jí)，如圖1所示。第一級(jí)行星齒輪的太陽(yáng)輪位于中心，與四周的3個(gè)行星輪嚙合。3個(gè)行星輪用行星架支撐并與輪轂的大軸相連。由于3個(gè)行星輪同時(shí)和太陽(yáng)輪接觸，行星齒輪能夠承受更大的力矩，同時(shí)結(jié)構(gòu)尺寸緊湊。行星齒輪的輸出和第二級(jí)即中間級(jí)齒輪嚙合。第三級(jí)齒輪的輸出端與發(fā)電機(jī)軸相連。齒輪箱采用潤(rùn)滑油進(jìn)行潤(rùn)滑和降溫。潤(rùn)滑油循圖1 風(fēng)電機(jī)組齒輪箱結(jié)構(gòu)Fig. 1 St

20、ructure of gearbox for wind turbine環(huán)使用，油路中的設(shè)備包括冷卻器和風(fēng)扇、過(guò)濾器、油箱和泵。為保證潤(rùn)滑油系統(tǒng)在冬季室外極低氣溫(20 )下運(yùn)行，油系統(tǒng)中還配備1.5 kW左右的加熱系統(tǒng)。各級(jí)齒輪采用滾珠軸承固定支撐，軸承采用油脂潤(rùn)滑。該機(jī)組的SCADA系統(tǒng)每10 min記錄一次機(jī)組的參數(shù)。記錄的內(nèi)容包括時(shí)間標(biāo)簽、有功功率、無(wú)功功率、定子三相電壓電流、風(fēng)速、環(huán)境和機(jī)艙溫度、齒輪箱和軸承溫度、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)鏈振動(dòng)加速度等共計(jì)47個(gè)參數(shù)。同時(shí)SCADA系統(tǒng)還保存機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)信息，如機(jī)組啟動(dòng)、停機(jī)、發(fā)電機(jī)超溫、變槳系統(tǒng)故障等。每條運(yùn)行信息包括記錄時(shí)間、唯一的狀態(tài)編

21、號(hào)、狀態(tài)說(shuō)明等。例如：在2006/ 04/02，2:28，發(fā)生了狀態(tài)號(hào)為77的齒輪箱油超溫報(bào)警，機(jī)組停機(jī)。在該機(jī)組的運(yùn)行手冊(cè)中齒輪箱油超溫報(bào)警的處理措施為：如油溫高于80 且持續(xù)60 s則停機(jī)，油溫降至65 后重新啟動(dòng)。 4 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱的維護(hù) 1 腐蝕狀況和泄漏情況檢查 檢查所有部件的腐蝕狀況。如果發(fā)現(xiàn)外表面有腐蝕，必須立刻按照覆蓋說(shuō)明書(shū)對(duì)該部件進(jìn)行處理。 2.維護(hù)安全防護(hù) 齒輪箱在維護(hù)齒輪箱之前，必須使風(fēng)機(jī)安全停機(jī)，并確保不會(huì)因?yàn)檎`操作而啟動(dòng)（確保剎車可靠和風(fēng)輪鎖緊）。 3. 齒輪箱外部檢查內(nèi)容 檢查齒輪箱是否有異常噪音運(yùn)行時(shí)是否有異常的噪音。檢查油位看油標(biāo)是否低于油位線。檢查齒輪箱

22、是否有泄漏檢查所有的凹槽、迷宮環(huán)和泄漏油液的流跡。 4. 檢查油液狀況 在 500 小時(shí)后必須進(jìn)行油液的抽樣檢查，不管運(yùn)行狀況如何抽樣的時(shí)間不能遲于一年。抽樣檢查油液對(duì)于評(píng)定各種油液的特性（粘性、老化水融性等）是非常重要的。油液檢查后的結(jié)果應(yīng)該告訴你的油液供應(yīng)商。如果使用礦物油必須每 2 年更換一次，如果使用人工合成油必須每 3 年更換一次；油液若從外觀上就發(fā)現(xiàn)變性，應(yīng)該立即更換。油液更換時(shí)，必須使用和先前同一牌號(hào)的油液。不允許使用混合油或不同生產(chǎn)廠家的油液。在更換油液時(shí)，為了清除箱底的雜質(zhì)、鐵屑和殘留油液，齒輪箱必須用新油液進(jìn)行沖洗。高粘度的油液必須進(jìn)行預(yù)熱。 5. 檢查齒輪 檢查有可能損傷

23、的齒輪嚙合面。6. 清潔空氣濾清帽 必須每年清潔空氣濾清帽，先擰下空氣濾清帽，然后用清洗劑進(jìn)行清洗。 7. 檢查齒輪箱的彈性支撐 必須檢查彈性支撐的磨損狀況：檢查是否有裂縫以及老化情況。如果發(fā)現(xiàn)有明顯的老化痕跡，必須予以更換。 8. 潤(rùn)滑冷卻循環(huán)系統(tǒng)檢查 （1）檢查系統(tǒng)是否有泄漏 檢查所有的接頭和油管是否有泄漏，排除所有的泄漏并找到泄漏原因。 （2）檢查軟管是否老化 8 檢查在潤(rùn)滑冷卻循環(huán)系統(tǒng)中的軟管是否老化，是否有裂紋。如果發(fā)現(xiàn)軟管的表面有老化痕跡和過(guò)多的裂紋，必須進(jìn)行更換。 （3）傳感器檢查 檢查各傳感器開(kāi)關(guān)是否工作正常。 四 、發(fā)電的發(fā)展存在問(wèn)題和主要趨勢(shì)風(fēng)力 一）我國(guó)風(fēng)電齒輪箱設(shè)計(jì)生產(chǎn)存在問(wèn)題 盡管我國(guó)風(fēng)電齒輪箱國(guó)產(chǎn)化工作近年來(lái)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，基本掌握了兆瓦級(jí)以下機(jī)組的設(shè)計(jì)制造技術(shù)，并形成了 750kW 至 1.5MKW 風(fēng)電增速箱的批量生產(chǎn)能力，但嚴(yán)重缺乏既掌握低速重載齒輪箱設(shè)計(jì)制造技術(shù)，缺乏高水平的系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員。雖然可以生產(chǎn)設(shè)計(jì)制