風力發(fā)電齒輪箱機械設計存在的問題及應對策略探究

風力發(fā)電齒輪箱機械設計存在的問題及應對策略探究

Summary：風力發(fā)電機的關鍵元件是風速增速齒輪，它位于轉子和發(fā)電機之間，將風力通過轉子轉動產(chǎn)生的動力傳遞給發(fā)電機發(fā)電，同時將風力發(fā)電低輸入轉速的轉子，以滿足發(fā)電要求，機器所需的轉速。因此，風力發(fā)電齒輪箱箱是一種低速、重載、增速齒輪，在變載荷條件下運行，載荷方向不規(guī)則變化，陣風沖擊強。Keys：風力發(fā)電；齒輪箱機械設計；補救措施齒輪箱是風力發(fā)電機組的重要組成部分，它可以使風輪在風的影響下快速旋轉，完成風能與電能的轉換。但在風電運行實踐中，自然界中的風能不足以滿足發(fā)電機的實際需要，需要借助一對齒輪來進一步提高風輪的轉速。目前，在我國，風電齒輪箱主要位于塔頂，放置空間很小，維修難度較大。因此，有關部門必須不斷優(yōu)化風電場齒輪箱的機械設計，進一步降低發(fā)生故障的可能性，為風能發(fā)電的有效發(fā)展奠定堅實的基礎。1風力發(fā)電機機械傳動設計中的問題1.1相關技術比較老舊在科技飛速發(fā)展的現(xiàn)代社會，風電齒輪箱的機械設計不斷優(yōu)化。但由于各種因素的影響，我國的風電齒輪箱設計研究并沒有跟上時代的潮流，其總體的設計方法和設計理念都比較落后，所以市場上還存在較大的問題。.風電齒輪箱的質量。此外，我國風電傳動的機械設計很多部分主要依賴國外進口，我國對核技術的掌握程度仍有待提高。同時，風力發(fā)電機組通常位于山區(qū)、沙漠、海灘等地區(qū)，氣候環(huán)境往往惡劣，容易發(fā)生自然災害，這也對風力發(fā)電機組齒輪箱的整體質量提出了更高的要求。1.2變速箱傳動可靠性不高風電傳輸對風力發(fā)電效果的影響非常大，其整體內部結構非常復雜，對機械設計的一般要求也比較高。但就目前風電齒輪箱的運行狀態(tài)而言，其裝置的可靠性還需進一步提高。我國風電傳動可靠性低的重要原因可以分為以下幾點：一是我國對風電傳動系統(tǒng)的研究比較不完善，對其設計的普遍認識不是很強；在風電齒輪箱動力學研究中，對負載平衡機制的深入研究嚴重不足。這些原因都極大地影響了風電齒輪箱的整體質量，會造成斷齒、斷軸、漏油、溫度過高等不良現(xiàn)象，給風力發(fā)電的正常運行造成巨大障礙。1.3缺乏豐富的基礎規(guī)劃風電齒輪箱長期使用后，會進一步增加齒輪箱意外開關和停機的概率，極大地影響齒輪箱的正常運行。針對這種情況，許多國家積極參與基礎設計工作，為傳動優(yōu)化提供通用有效的設計信息、設計方法和設計產(chǎn)品。但在我國風力發(fā)電的工作實踐中，相關部門對基礎設計仍缺乏全面認識，導致很多試驗工作無法有效推進，因此我國仍無法突破短期內風電齒輪箱設計難，這也是為什么我國的風資源不能最大化的原因。1.4項目標準化問題風輪的機械結構必須符合一定的標準，設計標準直接影響風輪機械結構的質量和風輪的生產(chǎn)成本。風輪機械結構標準主要包括風輪結構、風輪性能、風輪檢驗標準等。先進的風輪機械設計標準，可以縮短風輪的設計周期，降低風輪的制造成本，保證風輪的制造質量。但是，現(xiàn)行的風輪設計標準存在一些問題，設計標準的措辭忽略了風輪的設計和性能，難以達到降低風輪生產(chǎn)成本和設計周期的目的。2風力發(fā)電齒輪箱機械設計的對策2.1提高齒輪箱的設計水平在我國風電生產(chǎn)的工作實踐中，齒輪箱的設計技術和設計元素大部分依賴國外進口，但由于地理環(huán)境和安裝水平的差異，我國風電齒輪箱的使用不是很樂觀。考慮到這種情況，我國必須繼續(xù)加強風電齒輪箱研究，使我國齒輪箱的設計水平進一步提高，制造出符合我國實際情況的風電齒輪箱等。提高我國風力發(fā)電效率。緩解我國能源短缺問題。同時，我國還應結合自身的設計情況和國際先進的設計技術和設計理念，搭建科學合理的研發(fā)平臺，有效解決風力發(fā)電過程中齒輪箱故障。另外，風電齒輪箱的設計過程需要比較大的資金和人才。因此，我國相關部門必須不斷加大對風電齒輪箱設計的資金投入，不斷采用先進的設計理念和設計能力。為風電齒輪箱的順利設計奠定了堅實的基礎。2.2優(yōu)化變速箱的可靠性風電齒輪箱的可靠性與齒輪箱的使用壽命有著直接的關系，因此工作人員必須深入分析齒輪箱故障的根本原因，才能結合當前先進的技術研究和大量的數(shù)據(jù)分析用于持續(xù)優(yōu)化。在此過程中，人員應繼續(xù)加大對風電齒輪箱和支撐軸承設計的研究，實時記錄必要的設計信息和設計方法，為風電齒輪箱的優(yōu)化提供堅實的基礎。同時，工作人員要切實解決風電齒輪箱運行過程中漏油、噪音大、密封不良等諸多問題，開展風電齒輪箱可靠性試驗分析，使風電渦輪發(fā)電機可以控制變速箱。更全面地了解過程中可能出現(xiàn)的問題，從而有效提高風電生產(chǎn)的實際效率。目前風電機組的可靠性分析主要包括強度分析、疲勞分析、穩(wěn)定性分析、變形極限分析和動力分析等，為后續(xù)風電機組的優(yōu)化提供了良好的數(shù)據(jù)支持。2.3確認變速箱維修確保風電齒輪箱的正常運行，進一步減少風電齒輪箱故障造成的經(jīng)濟損失。有關部門要切實加強風電齒輪箱的日常維護保養(yǎng)，及時發(fā)現(xiàn)使用過程中出現(xiàn)的安全隱患，進一步提高其使用壽命。在此過程中，工作人員應定期清理風機齒輪表面，檢查箱體和潤滑管有無泄漏和松動，檢查箱體底部放油閥有無泄漏和松動；檢查油尺。檢查油位和油色是否正常；檢查各輸電線路有無磨損，檢查機組運行過程中是否有異常噪音。同時，工作人員要定期更換變速箱的濾油器，定期收集油液，定期監(jiān)測變速箱的振動情況，這樣才能保證變速箱的正常運行。4未來發(fā)展在一般設計階段，為滿足可靠性和使用壽命要求，應對齒輪圖進行比較和優(yōu)化，以獲得最小的體積和最小的重量；運行可靠，維護方便；產(chǎn)品質量應在制造過程的每一個環(huán)節(jié)得到保證；運行過程中應實時監(jiān)測齒輪運行狀況（軸承溫度、振動、油溫及質量變化等），并按規(guī)范進行日常維護。與進口齒輪箱相比，價格差異太大，市場價格偏低，齒輪箱生產(chǎn)企業(yè)承擔的風險更大，不利于提高產(chǎn)品可靠性，不利于行業(yè)的快速發(fā)展，也不利于企業(yè)研發(fā)資金的投入。無論設備投資大，市場風險高，都有搶購的趨勢。目前，我國對大型風齒輪的設計和生產(chǎn)技術還沒有系統(tǒng)深入的研究，現(xiàn)場運維經(jīng)驗和基礎數(shù)據(jù)、定位、設備指標低、可靠性不高這些因素制約了我國能源風電的快速發(fā)展。相信在2-3年內，我國風電箱的設計和生產(chǎn)水平將有明顯提高，這將改變MW以上風電設備的定位。結束語風能可以有效緩解當前全球能源緊缺問題，因此在不同國家得到廣泛應用，有效推動了風力發(fā)電機組的快速發(fā)展。但是，在我國從事風能工作的實踐中，機械齒輪箱的設計還存在較大的問題，這在很大程度上限制了我國風能的快速發(fā)展。針對這種情況，有關部門要結合我國風能發(fā)展狀況和國際先進技術水平，繼續(xù)加強風電齒輪箱的設計研究，有效優(yōu)化風電齒輪箱的可靠性，開展風電齒輪箱研究。定期檢修維護將進一步優(yōu)化風電場齒輪運行狀況，為我國風能快速發(fā)展奠定堅實基礎。Reference[1]丁明,王冬君,韓平平,賀敬,胡騰華.風力發(fā)電傳動系統(tǒng)通用化建模方法研究[J].電網(wǎng)技術,2013,37(10):2881-2887.[2]沈艷霞,李帆.風力發(fā)電系統(tǒng)故障診斷方法綜述[J].控制工程,2013,20(05):789-795.[3]肖雅麗,方瑞明,李文彭.雙饋感應風力發(fā)電系統(tǒng)狀態(tài)