風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱故障分析及檢修講解課件

1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱故障分析及檢修一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱簡單介紹二、常見一般故障的處理三、常見齒輪箱大修故障分析四、風(fēng)電齒輪箱的使用、維護(hù)和檢查（一）、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的齒輪箱是一個重要的機(jī)械部件，其主要作用是將風(fēng)輪在風(fēng)力作用下所產(chǎn)生的動力傳遞給發(fā)電機(jī)并使其得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。使齒輪箱的增速來達(dá)到發(fā)電機(jī)發(fā)電的要求。（二）、認(rèn)識齒輪箱從銘牌開始每一臺齒輪箱都會有一個銘牌，銘牌就是它的身份。從右下圖可以看出它的生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)地、傳動比、出廠序列號、型號、功率、輸入輸出轉(zhuǎn)速、齒輪油粘度指標(biāo)、齒輪油質(zhì)量、齒輪箱重量右上圖是齒輪箱選用的油類型，加油量、加油時間一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱簡單介紹（三）、幾種常見的風(fēng)力

2、機(jī)齒輪箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)一級行星兩級平行軸斜齒，齒輪箱分兩個部分，行星齒箱部分與斜齒箱部分。箱體特點(diǎn)：體積小，傳遞功率大，運(yùn)行平穩(wěn)，加工困難。這樣的齒輪箱有Vestas600kW Hansen箱體，NegMicon750kW Flender箱體。三級平行軸斜齒，齒輪箱可以做成剖分式結(jié)構(gòu)和焊接結(jié)構(gòu)。箱體特點(diǎn)：體積較大，加工容易，裝配方便，便于檢修，功率不大，多用于小功率機(jī)組。這樣的齒輪箱有Bonus300kW Valemt箱體，NTk300kW 箱體。一級斜齒二級分流三級人字齒平行軸，齒輪箱分兩個部分，小箱體高速部分與大箱體低速部分。箱體特點(diǎn)：體積大，傳遞功率一般，裝配困難，人字齒加工困難。這樣的齒輪箱

3、有Vestas600kW Valmet箱體。兩級行星軸一級平行軸圓柱齒輪（又叫做準(zhǔn)行星與一級平行軸），箱體特點(diǎn)：體積小，傳遞功率一般，加工困難，裝配困難。這樣的齒輪箱有JF7500kW FLA800型箱體。（四）、按照齒輪箱方式分為兩類：鑄造箱體與焊接箱體，一般鑄造箱體比較常見，因?yàn)榻y(tǒng)一了鑄模后可以大規(guī)模生產(chǎn)。（五）、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱的兩種潤滑形式：飛濺潤滑與強(qiáng)制潤滑飛濺潤滑齒輪油的使用量較大， NTK300箱體用油量215升，齒輪箱功率小，箱體內(nèi)壁有回油槽對軸承進(jìn)行潤滑。強(qiáng)制性潤滑齒輪油的使用量較小Vestas600箱體120升，齒輪箱功率大，箱體內(nèi)有很多油管對高速部份的軸承齒輪進(jìn)行潤滑。

4、 在實(shí)際使用過程中兩種方式都存在。 強(qiáng)制潤滑的控制信號有油壓和溫度監(jiān)控，一般分大循環(huán)和小循環(huán)，大小循環(huán)的切換可以由油壓和溫度自然控制，負(fù)荷大時走大循環(huán)，負(fù)荷小時走小循環(huán)。同時都配有齒輪油散熱器。為提高潤滑效果在高寒地區(qū)還配有齒輪油加熱裝置。（六）、強(qiáng)制性潤滑的兩種形式：1、由壓力閥控制大小循環(huán)；2、由溫控閥控制大小循環(huán)。由油壓控制大小循環(huán)由油溫控制大不循環(huán)1、由壓力閥控制大小循環(huán) 從圖中可以看出此齒輪箱有兩個電機(jī)控制的兩個單獨(dú)的齒輪油循環(huán)系統(tǒng)，在Bonus600kW Flender的齒輪箱上我們把一個叫做在線循環(huán)（即油循環(huán)電機(jī)一直工作，而在NEGMicon750kW機(jī)組的Flender齒輪箱中

5、沒有加裝這套系統(tǒng)，齒輪箱設(shè)計完成后，在實(shí)際運(yùn)行過程中可以對其油路循環(huán)進(jìn)行改造），另一個叫做離線循環(huán)（在風(fēng)力機(jī)啟動并網(wǎng)后電機(jī)才開始工作）。在離線循環(huán)系統(tǒng)中，當(dāng)齒輪箱啟動后在大循環(huán)系統(tǒng)中的油比較粘稠，造成了一定的齒輪油壓力，齒輪油會通過壓力閥從小循環(huán)向齒輪箱送油，當(dāng)油溫升高后，壓力減小，油液就開始從大循環(huán)流動，當(dāng)油溫升高到50度時，大循環(huán)中的齒輪箱冷卻系統(tǒng)啟動，對齒輪油進(jìn)行冷卻。2、由溫控閥控制大小循環(huán)。 從圖中可以看出它有此齒輪箱只有一個雙速電機(jī)控制齒輪油冷卻循環(huán)系統(tǒng)，在Vestas600kW Hansen與Valmet的齒輪箱上在三軸軸端裝配了一個與三軸同步的齒輪油泵，當(dāng)風(fēng)力機(jī)啟動并網(wǎng)后齒輪油

6、泵達(dá)到額定轉(zhuǎn)速開始工作。在溫控閥的作用下齒輪油循環(huán)，當(dāng)油溫達(dá)到45度時溫控閥慢慢開啟，冷卻電機(jī)在低帶狀態(tài)下運(yùn)行，此時大小循環(huán)同時存在。當(dāng)油溫達(dá)到55度時，大循環(huán)開啟，冷卻電機(jī)在高速下運(yùn)行。此時齒輪油的壓力在壓力閥的控制下運(yùn)行在0.5bar(+_0.2bar)的范圍內(nèi)，保證有一定的壓力向齒輪嚙合面與軸承噴射齒輪油。當(dāng)溫度下降時，冷卻電機(jī)先向低速降速，同時溫控閥也在向小循環(huán)過渡。當(dāng)風(fēng)力機(jī)停機(jī)后齒輪油循環(huán)停止。這樣的系統(tǒng)非常智能化，比較節(jié)能。二、常見一般故障的處理1、電機(jī)故障所有齒輪油循環(huán)系統(tǒng)中電機(jī)都會出現(xiàn)故障，Bonus600kW機(jī)組中將所有電機(jī)信號串為一個信號，如果要報電機(jī)熱保護(hù)故障，就需要登機(jī)

7、對所有電機(jī)進(jìn)行手動開啟聽聲音辨別是否正常，Vestas機(jī)組中的所有電機(jī)都會有反饋信號，如果電機(jī)故障會報相應(yīng)的電機(jī)故障名稱。檢查過程中要依據(jù)主電氣圖，認(rèn)清電機(jī)的電氣編號，一一檢查。一般情況下更換電機(jī)接觸器或者熱保護(hù)接觸器，如果電機(jī)聲音有問題或轉(zhuǎn)不動，就必須更換新的電機(jī)。如果冷卻電機(jī)或冷卻器不正常會報齒輪油溫高，需要對冷卻電機(jī)檢查和對冷卻器進(jìn)行清潔，定檢過程中要對各電機(jī)進(jìn)行測試和冷卻器進(jìn)行清潔。 2、溫控閥或齒輪油回路故障Vestas機(jī)組的溫控閥會因長時間使用靈敏度下降，失去調(diào)節(jié)循環(huán)的作用，此時會報齒輪油溫高。溫控閥有調(diào)節(jié)螺釘可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。各齒輪油管路接頭和管路通暢會是重點(diǎn)的檢查工作，發(fā)現(xiàn)管路接頭

8、密封不良有滲漏油必須進(jìn)行處理。管路是否通暢可以通過觀察油路噴頭噴油的情況進(jìn)行判斷。3、齒輪油濾芯及齒輪油質(zhì)量檢查根據(jù)手冊的要求要在每一次更換齒輪油的過程中更換齒輪油濾芯，更換過程中查看濾芯內(nèi)鐵屑的情況，如果有大量鐵屑，那么就要對齒輪箱進(jìn)行細(xì)致檢查。同時查看齒輪油的顏色，有必要的情況下對齒輪油進(jìn)行化驗(yàn)檢查分析。齒輪油檢查過程中要做好記錄。三、常見齒輪箱大修故障分析損壞部件故障比例（%）損壞表現(xiàn)形式齒 輪60斷齒、點(diǎn)蝕、膠合、磨損、疲勞裂紋、其他軸 承19燒傷、滾珠脫出、保持架變形軸10斷裂、磨損箱 體7變形、裂開緊 固 件3斷裂油 封1磨損 上表中列舉了齒輪箱中各類零件損壞的百分比。由表可見，在

9、齒輪箱中齒輪本身的故障所占比重大，為60%。說明在齒輪傳動系統(tǒng)中齒輪本身的制造、裝配質(zhì)量及其運(yùn)行維護(hù)水平是關(guān)鍵問題。齒輪在機(jī)械加工中是一種高度復(fù)雜的成形零件，而在高速、重載下運(yùn)行的齒輪，其工作條件又相對比其他零部件惡劣。 （一）磨損與點(diǎn)蝕磨損：當(dāng)齒輪箱有鐵屑或齒輪油中有臟污，齒輪油濾芯損壞沒有過濾這些雜質(zhì)時，這些雜質(zhì)隨著齒輪油循環(huán)流到齒面時，在齒輪硬度不高的情況下，雜質(zhì)起磨粒作用而使齒面發(fā)生磨損。點(diǎn)蝕：點(diǎn)蝕與齒面的硬度有關(guān)。齒面硬度高，材料的塑性較差時，形成的點(diǎn)蝕容易擴(kuò)大?，F(xiàn)在隨著齒輪油的發(fā)展，抗微點(diǎn)蝕的齒輪油也正成為風(fēng)力機(jī)齒輪油的選擇。磨損與點(diǎn)蝕的情況，在定檢檢查齒輪箱的過程中要對能夠看見輪

10、齒齒輪進(jìn)行仔細(xì)檢查，若發(fā)現(xiàn)有上述情況，一方面做好記錄，以后跟蹤檢查，同時在運(yùn)行過程中監(jiān)聽齒輪箱運(yùn)行聲音，做好大修的準(zhǔn)備。（二）、崩齒由于磨損和破壞性點(diǎn)蝕的不斷發(fā)展，最后就會造成輪齒崩齒。同時風(fēng)力機(jī)的頻繁緊急停機(jī)和大風(fēng)天氣過載也會造成齒輪箱的突然崩齒。崩齒后要對齒輪箱輪齒的具體情況進(jìn)行判斷，如果崩齒的小塊面積占到嚙合面積的10%以內(nèi)，沒有繼續(xù)發(fā)展，不影響正常運(yùn)行，可以堅持運(yùn)行到大修期間為止，如果崩齒面積過大，那么就必須停機(jī)對齒輪箱進(jìn)行大修，聯(lián)系廠家對齒輪進(jìn)行加工。（三）、軸承損壞一般齒輪箱在高速軸部分會加裝高速軸承溫度傳感器，對高速軸承進(jìn)行監(jiān)控。如果報高速軸承溫度高，就必須對高速軸承進(jìn)行全面的檢

11、查，檢查是否有鐵屑，或軸承的保持架是否完好，滾子與滾道是否有磨損。其它軸承轉(zhuǎn)速相對低沒有安裝溫度傳感器，可以進(jìn)行外觀檢查。軸承的損壞都具有突然性，潤滑不良，軸向竄動都會導(dǎo)致突然損壞。損壞后必須停機(jī)，進(jìn)行大修，檢查其它部件情況，并更換那些損壞的或質(zhì)量已經(jīng)不行的軸承。(四）、外殼開裂齒輪箱開裂一般很少見，我公司Bonus600kW Flender齒輪箱就出現(xiàn)過好幾次齒輪箱開裂的故障，一般開裂部位在行星輪箱與平行軸箱的連接部位，從圖中明顯看出箱體強(qiáng)度薄弱的地方裂開。Bonus公司對這一批箱體進(jìn)行的更換，總結(jié)情況箱體設(shè)計有問題。箱體開裂一般為不可修復(fù)故障，只能重新做一個新的箱。四、風(fēng)電齒輪箱的使用、維

12、護(hù)和檢查以1500KW齒輪箱為例說明：1 、運(yùn)行前的檢查：1.1安裝完后，所有多余材料、工具、安裝用的工裝設(shè)備都應(yīng)拿走。1.2連接螺栓是否擰緊。1.3齒輪箱殼體的連接螺栓是否擰緊。1.4手動盤車有無阻滯現(xiàn)象。1.5油量是否達(dá)到油標(biāo)刻度。從減速箱的通氣帽處加入規(guī)定的清潔潤滑油，注油時用不少于80目的濾網(wǎng)過濾，以防雜物進(jìn)入箱內(nèi)?；陀昧考s260L。2 、試運(yùn)轉(zhuǎn)齒輪箱出廠前已進(jìn)行過空載試驗(yàn)，建議用戶在齒輪箱首次運(yùn)行前10小時內(nèi)注意下列事項(xiàng)：檢查齒輪、軸承供油是否正常，吸油是否暢通。在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，每30分鐘記錄一次油溫及軸承部位溫度。注意齒輪箱有無異常聲響，檢查箱體各接合面和各可能的泄漏點(diǎn)是否滲油，并

13、及時采取措施，排除故障。在總計運(yùn)行10小時后，檢查機(jī)座螺栓和各連接部位螺栓，必要時予以緊固，檢查所有可能的泄漏點(diǎn)；檢查油位，必要時補(bǔ)充潤滑油。3、潤滑系統(tǒng)使用要求潤滑油牌號：Mobil SHC XMP 320潤滑系統(tǒng)由供油裝置、過濾系統(tǒng)、油/風(fēng)冷卻裝置及中間連接管路組成?？刂苹芈啡缦聢D：3.1控制要求：機(jī)組未啟動時若油溫低于10時，電加熱器啟動，電動泵每隔30分鐘啟動工作5分鐘。油溫高于15，電加熱器停止加熱，電動泵工作，機(jī)組啟動。機(jī)組啟動溫度必須在油溫高于10。電動泵出口壓力10bar，安全閥設(shè)定壓力16bar，出口油壓過高（超過16bar）時，安全閥打開。過濾器最高工作壓力16bar，安全

14、閥設(shè)定壓力14bar，當(dāng)過濾器進(jìn)口與出口壓力差值超過3.5bar時（在油溫超過40時才測定，信號采集至少90分鐘），傳感器發(fā)出信號且紅燈亮（綠燈表示工作正常）。風(fēng)冷器工作壓力25bar，最大允許流量140L/min，風(fēng)冷器的風(fēng)扇電機(jī)在油溫60或高速軸軸承溫度75時打開，油溫回落至50且高速軸軸承溫度70時，風(fēng)冷器的風(fēng)扇電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。壓力控制器的壓力監(jiān)測范圍為0.5-6bar，不在此范圍內(nèi)時報警（油溫70時壓力要求0.5bar，油溫低于10時壓力要求6bar），若壓力0.5bar時，報警持續(xù)超過5秒則停機(jī)。液位下降至設(shè)定值時液位開關(guān)發(fā)出報警信號。油溫溫度不允許超過70，否則齒輪箱停機(jī)。高速軸軸承

15、溫度不允許超過80，否則齒輪箱停機(jī)。3.2安裝要求供油裝置應(yīng)安裝在齒輪箱附近，泵吸油管越短越好，其長度以不大于1米為宜。為保證冷卻效果，油/風(fēng)冷卻裝置應(yīng)安裝在通風(fēng)處。中間連接管路按相關(guān)的液壓、潤滑安裝規(guī)范進(jìn)行安裝，保證各連接處不泄漏。供油裝置投入運(yùn)行前，必須確認(rèn)齒輪箱內(nèi)部清潔度達(dá)到ISO4406 17/15/12級，潤滑油清潔度等級達(dá)到ISO4406 17/15/12級。 3.3使用與維護(hù)3.3.1首次啟動時應(yīng)注意油泵電機(jī)轉(zhuǎn)向是否正確。過濾系統(tǒng)入口處設(shè)有測壓點(diǎn)，可用測壓表（用戶自備）檢測泵的出口壓力。過濾系統(tǒng)上裝有濾油器污染發(fā)訊器，當(dāng)濾油器進(jìn)出油口壓差達(dá)到3.5bar時，污染法訊器發(fā)出電訊號，

16、同時污染發(fā)訊器上也有燈光顯示，此時應(yīng)及時更換濾芯。如果更換濾芯不及時，濾油器進(jìn)口壓力達(dá)到14bar時，濾油器旁通閥將會開啟，此時濾油器將失去過濾作用，齒輪箱必須停止運(yùn)轉(zhuǎn)！3.3.2濾芯的更換過程：更換濾芯時必須確認(rèn)供油裝置處于停機(jī)狀態(tài)，濾油器必須卸壓（壓力表顯示0bar狀態(tài)）。可以通過擰松濾筒底部的排油螺塞卸壓（工作時必須擰緊）。更換濾芯步驟：旋下濾筒，取出舊濾芯。清洗濾筒，把新濾芯裝上，旋上濾筒。旋緊濾筒，再回松1/4圈。更換濾芯后，重新啟動工作，注意觀察壓力表工作壓力。3.3.3旁路過濾當(dāng)齒輪箱長時間運(yùn)行后，箱體內(nèi)部潤滑油會逐漸污染，底部沉淀顆粒狀污染物。為提高潤滑系統(tǒng)清潔度，延長過濾器使

17、用壽命，可對齒輪箱進(jìn)行旁路沖洗過濾。旁路過濾裝置由用戶自備，箱體上預(yù)留有安裝接口。3.3.4低溫啟動冬季低溫狀態(tài)時機(jī)組啟動必須考慮油液的加熱。當(dāng)油溫低于-10時可通過電加熱器將油溫升到10以上；當(dāng)油溫低于-10至-30時由于潤滑油粘度太大，則應(yīng)采用專用的低溫旁路加熱系統(tǒng)加熱油液。低溫旁路加熱系統(tǒng)由用戶自備，箱體上預(yù)留有安裝接口,該接口與旁路過濾裝置接口共用。4、齒輪箱維護(hù) 4.1 檢查螺栓和螺母是否緊固所有在表（一）中列出的螺栓聯(lián)接必須檢查是否緊固。在表（一）中包括這些螺栓的相關(guān)數(shù)據(jù)，例如扭矩和扳手尺寸。并不是所有的螺栓都需要一一檢查，要檢查的數(shù)目在表中也有指出。如果在齒輪箱中重復(fù)出現(xiàn)相同規(guī)格

18、的螺栓，那么在表中只列出一次。檢查螺栓聯(lián)接必須使用經(jīng)過校正的扭力扳手和液壓扳手。如果被檢查的螺栓數(shù)目少于實(shí)際數(shù)目，那么在這些檢查過的螺栓上必須作標(biāo)記，下次檢查其它的螺栓。如果在檢查的螺栓中有一個因松動而達(dá)不到指定扭矩，那么所有的螺栓都必須檢查。 4.2 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，必須立刻按照覆蓋層說明書對該部件進(jìn)行處理。 檢查所有部件，特別是齒輪箱、液壓系統(tǒng)、剎車和油液泄漏。必須排除泄漏并找出到泄漏原因。必須更換損壞部件并清理被污染的區(qū)域。4.3 運(yùn)行的異常噪音檢查必須檢查運(yùn)行部件的異常噪音，要特別注意主軸軸承、剎車裝置在運(yùn)行中的噪音。 4.4 齒輪箱

19、在維護(hù)齒輪箱之前，必須使風(fēng)機(jī)安全停機(jī)，并確保不會因?yàn)檎`操作而啟動（確保剎車可靠和風(fēng)輪鎖緊）。4.4.1 檢查齒輪箱是否有異常噪音運(yùn)行時是否有異常的噪音。4.4.2 檢查油位從油標(biāo)檢查齒輪箱的油位。4.4.3 檢查齒輪箱是否有泄漏檢查所有的凹槽、迷宮環(huán)和泄漏油液的流跡。4.4.4 檢查油液狀況在500小時后必須進(jìn)行油液的抽樣檢查，不管運(yùn)行狀況如何抽樣的時間不能遲于一年。抽樣檢查油液對于評定各種油液的特性（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。更換油液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。

20、油液更換時，必須使用和先前同一牌號的油液。不允許使用混合油或不同生產(chǎn)廠家的油液。要特別指出的是，人工合成油并不是不同礦物油或其它不同油液的簡單混合。如果從礦物油換到合成油，或是從合成油換到礦物油，在注入新油液之前必須徹底清洗齒輪箱。在更換油液時，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。新油液應(yīng)該在齒輪箱徹底清洗后注入。注意：舊的油液應(yīng)該在停機(jī)后齒輪箱冷卻之前盡快排出。換油步驟：在放油球閥下放置合適的積油容器。卸下箱體頂部的空氣濾清帽。把油槽及凹處的殘留油液吸出，或用新油進(jìn)行沖洗，這樣也可以把油槽中的雜質(zhì)清除干凈。清潔位于放油堵頭處的磁鐵。擰緊放

21、油堵頭（檢查油封： 堵頭處受壓的油封可能失效，必要時可更換油封）。卸下觀察蓋板進(jìn)行檢查。將新的油液過濾后注入齒輪箱 (過濾精度: 30 m以上) 。 必須使油液液位達(dá)到液位計的標(biāo)注刻度處，以保證可以軸承和齒輪潤滑可靠。檢查油位(油液必須加到油標(biāo)的中部)。蓋上觀察蓋板，裝上空氣濾清帽。4.4.5 檢查齒輪檢查有可能損傷的齒輪嚙合面。4.4.6 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，待干燥后在擰上。4.4.7 檢查齒輪箱的彈性支撐是否有損傷必須檢查彈性支撐的磨損狀況，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。4.4.8 潤滑冷卻循環(huán)系統(tǒng)4.4.8.1 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。必須排除所有的泄漏并找到泄漏原因。4.4.8.2 檢查軟管是否老化檢查在潤滑冷卻循環(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多的裂紋，必須進(jìn)行更換。4.4.8.3 檢查