風電齒輪箱操作手冊

1.5MW風電齒輪箱操作維護手冊大連重工·起重集團通用減速機廠目錄1.用途與結(jié)構(gòu)2.輔助裝置233.性能參數(shù)64.安裝85.運行前的準備工作6.起動9107.運行118.常見故障原因分析與處理方法9.維護131510.運輸、儲存11.安全防護12.易損件明細13.附件114.附件215.附件316.附件4161718潤滑系統(tǒng)恒溫開關(guān)電阻溫度計加熱器１1.用途與結(jié)構(gòu)該齒輪箱用于PWE1570/1577型風力發(fā)電機，其用途是將風輪在風力作用下所產(chǎn)生的動力傳遞給發(fā)電機，并通過齒輪箱齒輪副的增速作用使輸出軸的轉(zhuǎn)速提高到發(fā)電機發(fā)電所需的轉(zhuǎn)速。齒輪箱由兩級行星和一級平行軸傳動以及輔助裝置組成。為了傳動平穩(wěn)和提高承載能力，齒輪采用斜齒并精密修形，外齒輪材料為滲碳合金鋼，內(nèi)齒輪為合金鋼，一級行星架采用高合金鑄鋼材料，二級行星架和箱體采用高強度抗低溫球墨鑄鐵。主軸內(nèi)置于增速機，與第一級行星架過盈連接。齒輪箱通過彈性減震裝置安裝在主機架上。齒輪箱的軸向空心孔用于安裝控制回路電纜。具體結(jié)構(gòu)見圖1。圖1２2輔助裝置2.1潤滑供油系統(tǒng)：潤滑供油系統(tǒng)由泵-電機組、過濾器、閥及管路等組成，用于潤滑系統(tǒng)所需的壓力和流量，并控制系統(tǒng)的清潔度。其工作原理見圖2。油泵上的安全閥設定壓力為10bar,以防止壓力過高損壞系統(tǒng)元件。當潤滑油溫度低或當過濾器濾芯壓差大于4bar時，濾芯上的單向閥打開，液壓油只經(jīng)過50μ的粗過濾；當溫度逐漸升高，濾芯壓差低于4bar時，液壓油經(jīng)過10μ和50μ兩級過濾。無論何種情況，未經(jīng)過濾的液壓油決不允許進入齒輪箱內(nèi)各潤滑部位。當油池溫度低于30°C時，過濾器的壓差發(fā)訊器報警信號無效；而當油池溫度超過30°C時，當壓差達到3bar時，此時報警信號才有效，必須在兩天內(nèi)更換清潔的濾芯。圖2３2.2風冷卻器：用于冷卻齒輪箱的潤滑油。該風冷卻器由電機、高性能軸向風扇、散熱片和溫控閥、旁通閥組成。其工作原理見圖2，即當齒輪箱的油溫達到55℃時，溫控閥關(guān)閉，風冷卻器開始自動工作，潤滑油經(jīng)風冷卻器冷卻后再進到齒輪箱進行強制潤滑；當油池溫度降到45℃時，風扇冷卻器自動停止工作，潤滑油直接經(jīng)溫控閥進到齒輪箱進行強制潤滑。當冷卻器的壓差達到6bar時，旁通閥開啟，潤滑油不經(jīng)冷卻器而直接進到齒輪箱。2.3加熱器及溫度開關(guān)：齒輪箱共設有六個加熱器接口，通常安裝使用三個加熱器，另外三個備用。在北方嚴寒的冬天，可適當增加安裝加熱器的個數(shù)?？刂萍訜崞鞴ぷ鞯臏囟乳_關(guān)（電阻溫度計PT100）位于輸出箱體的下部。當油池溫度低于5℃時，加熱器開始工作；當油池溫度高于或等于10℃時，加熱器停止工作。2.4液位傳感器：齒輪箱輸出端裝有一個和一個圓形油標，可通過其觀察油位。設計要的求油位：安裝后靜止狀態(tài)下，液面距齒輪箱輸出端中心170-180mm。對應170mm和180mm，液位傳感器上有兩條刻線，見圖3。2.5電阻溫度計PT100:增速機的輸出端安裝三個PT100電阻溫度計，一個監(jiān)測齒輪箱油池溫度，來控制加熱器的開啟和關(guān)閉。另外兩個監(jiān)測輸出軸上兩個軸承的溫度，當軸承溫度高于或等于90°C時，降功率運行即負載能力下降到額定負荷的25%；當軸承溫度高于或等于95°C時，齒輪箱停機。2.6恒溫開關(guān)：該溫控開關(guān)位于輸出箱體的下部，用于監(jiān)測齒輪箱油池的最高溫度。溫控開關(guān)設定在80℃，如果達到預定的溫度，齒輪箱停機。４2.7壓力繼電器：在潤滑系統(tǒng)油路中設有壓力繼電器，用于監(jiān)測潤滑系統(tǒng)的工作壓力，壓力發(fā)訊值可設定，設定為0.8～10bar。油壓小于0.8,會造成齒輪箱潤滑不足，報告有故障，齒輪箱停機。圖32.8風輪鎖：大于七天時間的長期停機或風速超過20m/s，要用風輪鎖鎖定風輪，以避免損壞增速機。另外對系統(tǒng)進行檢修時，也要用風輪鎖鎖定風輪，確保安全。3.性能參數(shù)3.1功率、公稱轉(zhuǎn)速和扭矩風電機型號/齒輪PWE1577/PPSC1280PWE1570/PPSC1281箱型號速比104.12590.038５增速機輸入功率發(fā)電機輸出功率主軸轉(zhuǎn)速1700KW1700KW1500KW20.1r/min1810r/min933897Nm26907Nm1.31500KW17.4r/min1810r/min高速軸轉(zhuǎn)速主軸額定扭矩933897Nm最大制動力矩26907Nm使用系數(shù)1.33.2輸出端的極限扭矩最大扭矩25.5kNm77.3kN13秒最大徑向力最大扭矩持續(xù)時間最大扭矩發(fā)生頻率3次/年3.3齒輪箱潤滑油潤滑油類型潤滑方式美孚合成油強制為主、油浴為輔ISO440619/17/14ISOVG320油清潔等級粘度等級型號MobilSHCXMP320600L(僅供參考)，以油位為準油量６3.4潤滑供油系統(tǒng)油泵技術(shù)參數(shù)額定轉(zhuǎn)速710r/min額定流量53l/min額定轉(zhuǎn)速1450r/min額定流量105l/min低速級高速級低速級切換成高速級的控制溫度40℃高速級切換成低速級的控制溫度35℃油泵開始工作油池最低溫度油泵停止工作油池最高溫度3.5尺寸和重量0℃80℃齒輪箱外形尺寸（長×寬×高）3698×1984×1684(mm)齒輪箱重量23500Kg3.6螺栓的預緊力矩M12M12M16M16M20M24M24M30M368.810.98.810.910.98.810.910.98.8規(guī)格力矩7510718023052062089017502150(N.M)所給定的預緊力矩是在零件把合表面去除油污條件下3.7電氣元件規(guī)格參數(shù)元件名稱加熱器規(guī)格和型號G2×600lg７溫度開關(guān)電阻溫度計油位傳感器4.安裝KPS803×PT1003×電線FSK-176-2.4/0/12/S0714.1齒輪箱要由具有齒輪箱安裝經(jīng)驗的工人技師正確安裝。4.2齒輪箱通過夾緊法蘭和楔塊被固定到主機架上。在齒輪箱與夾緊法蘭、齒輪箱與主機架之間均有減噪板彈簧。齒輪箱與水平軸傾斜4.5°安裝，輸出端向下傾斜。必須保證齒輪箱牢固裝在機架上，傳遞到機架上的所有力能被有效地吸收。扭矩必須均勻地分配在箱體法蘭的兩個楔形切口處。4.3依靠過盈與齒輪箱輸出軸聯(lián)接的聯(lián)軸器或制動器，裝配前應先加熱聯(lián)軸器或制動器后再裝到齒輪箱輸出軸上，嚴禁敲打安裝，齒輪箱輸出軸與發(fā)電機輸入軸的同軸度誤差控制在φ0.05-φ0.1mm內(nèi)。4.4裝在齒輪箱驅(qū)動端上的部件（滑環(huán)裝置）要按廠家的說明書正確安裝，不得敲擊齒輪箱。4.5風輪鎖緊機構(gòu)的聯(lián)結(jié)板與齒輪箱法蘭軸要采用冷裝，即用液態(tài)氮冷凍圓柱銷約60分鐘，然后測量其直徑尺寸，尺寸合格后將其裝入聯(lián)結(jié)板和法蘭軸，嚴禁敲擊齒輪箱。4.6冷卻器與出入口軟管、潤滑系統(tǒng)（含吸油管）與齒輪箱、溢流軟管與齒輪箱的連接要由裝配管工專業(yè)人員正確裝配，用膠密封的部位要均勻涂抹密封膠，法蘭連接螺栓要用力矩扳手按規(guī)定力矩緊固，以免泄漏。4.7安裝電阻溫度計時，注意O型密封環(huán)不得缺失，以免泄漏。８4.8為了總裝，已交付齒輪箱的某些零部件不得不拆卸下來，如潤滑系統(tǒng)等，一定要作好配對標記，不得混淆。重新裝配時，如有疑難問題，可咨詢齒輪箱廠或齒輪箱廠給予指導，以保證正確安裝。5.運行前的準備工作5.1推薦使用MobilSHCXMP320潤滑油，或與其相近的具有抗老化、抗腐蝕和抗磨損性能的其他品牌合成潤滑油。油清潔度等級為ISO4406規(guī)定的19/17/14。另外要避免所選的潤滑油與齒輪箱的內(nèi)腔涂層發(fā)生沖突。（齒輪機體內(nèi)腔涂層材料為海虹老人牌85671白色環(huán)氧樹脂漆）5.2給齒輪箱注入潤滑油并檢查液位計取下注油螺塞或視孔蓋（一定要注意清潔）。在注油口插入裝有精濾器的注油漏斗。攪動潤滑油。將齒輪箱注油到要求的油位上限，即液面距齒輪箱輸出端中心170mm或液位計的下刻線（靜止狀態(tài)），檢查液位計所顯示的液面高度是否符合實際。重新裝入注油螺塞或蓋上視孔蓋，切記裝入密封墊片。5.3檢測加熱器及各溫度傳感器及壓力繼電器的功能，并檢查密封性能。5.4檢查潤滑供油系統(tǒng)油池溫度低于5°C時，啟動加熱器。運行潤滑供油系統(tǒng)，需要油溫至少大于0℃。啟動油泵－電機組低速級運行，油壓應該在幾秒鐘內(nèi)升高到至９0.8bar。當油溫大于40°C時供油系統(tǒng)必須切換到高速級，油壓應該在幾秒鐘內(nèi)升高到至少2bar。但是如果在低速級時油壓達到0.8bar所需時間或者在高速級時油壓達到2.0bar所需時間超過20秒，就必須關(guān)閉供油裝置，這說明發(fā)生了故障。原因可能是油泵無油運行等，需要對泵注油。5.5檢查風冷卻器啟動前先確認電機的轉(zhuǎn)向，從電動機的風扇端看，其旋轉(zhuǎn)方向應為順時針方向，嚴禁反轉(zhuǎn)。6.起動T—潤滑油池溫度；T—軸承溫度。油軸承6.1低溫啟動過程(外界環(huán)境溫度在-30°C和0°C之間)啟動加熱系統(tǒng)：當T＜5°C時，啟動加熱器；T≥10°C時加熱器停油油止。當T≥0°C時，才可啟動油泵低速級運行，因潤滑系統(tǒng)要求油泵啟油動運行的油溫：T≥0°C。油此時采用低速（發(fā)電機轉(zhuǎn)速達到20-100r/min）空載運行模式，當發(fā)電機轉(zhuǎn)速達到20-100r/min及T油≥0°C時，油泵自動啟動低速級運轉(zhuǎn)，每10分鐘工作30秒。當發(fā)電機轉(zhuǎn)速超過100r/min時，油泵以低速級連續(xù)運行。當T≥5°C時，風機切換到自動模式運行。油當5°C≤T＜25°C時，風機自動降功率即按額定功率的25％運行。油當25°C≤T＜75°C時，風機按額定功率運行。油１０當T≥75°C時，或當T≥90°C時，風機自動降功率即按額定功油軸承率的25％運行。當T≥80°C時，或當T≥95°C時，風機故障停機。油軸承絕對不允許在供油裝置沒有運行時，就帶載運行。6.2首次啟動首次啟動，在并網(wǎng)條件下，齒輪箱只可以帶50%的額定負荷運行累計50小時，如果在這個階段沒有出現(xiàn)問題，可以將負荷增加到額定值運行。這50小時的運行期稱為磨合期。在磨合期，不可以通過制動器進行緊急停機，除非絕對必要。在磨合期要經(jīng)常監(jiān)測油溫和軸承溫度，整個磨合期必須運行潤滑供油系統(tǒng)來進行強制潤滑。7．運行7.1低速運行或中斷運行在風力弱的情況下，齒輪箱從負載運行切換成低速運行模式時，或在風力過強或太弱情況下不允許機組運行時，應按下列要求繼續(xù)運行潤滑供油系統(tǒng)和油加熱器。制動器處于開啟狀態(tài)。當T＜5°C時，加熱器啟動；當T≥10°C時加熱器關(guān)閉。油油當發(fā)電機轉(zhuǎn)速為20-100r/min時或當T≥10°C，潤滑油泵啟動低速油級運行，每10分鐘工作30秒。7.2運行中冷卻器的控制冷卻器的工作由潤滑供油系統(tǒng)上的溫控閥來控制。當齒輪箱的油溫達１１到55℃時，溫控閥關(guān)閉，風冷卻器開始工作，潤滑油經(jīng)風冷卻器冷卻后再進到齒輪箱進行強制潤滑；當油池溫度降到45℃時，風冷卻器停止工作，潤滑油直接經(jīng)溫控閥進到齒輪箱進行強制潤滑。7.3運行中油壓的檢測壓力繼電器安裝在齒輪箱潤滑管路中壓力油入口前方。油壓在正常運行條件下（油泵高速運行）應達到約2bar，如果低于0.8bar會造成潤滑不足，齒輪箱在30秒內(nèi)停止工作。過濾器的壓差發(fā)訊器在油池溫度超過30°C時才啟動。當壓差達到3bar時，壓差發(fā)訊器發(fā)訊，發(fā)訊信號持續(xù)2分鐘，報警才視為有效，必須在兩天內(nèi)更換清潔的濾芯。7.4運行中油位檢測啟動齒輪箱之前油位檢測系統(tǒng)（油位開關(guān)）必須給出解鎖信號。為避免在正常運行過程中或在低速運行模式下由于油位波動產(chǎn)生故障信號，油位開關(guān)的信號應持續(xù)至少45秒后設備才停機。如果信號在45秒內(nèi)中斷，時間重新計時。7.5重要說明?。?.5.1在帶載運行期間，要特別注意檢測軸承溫度、齒輪箱噪聲和發(fā)電機電流，尤其對運行時發(fā)出的異常噪聲要及時查找原因并及時反饋。7.5.2欲使風力發(fā)電機停止運行，除有緊急情況，否則不要使用制動器進行停車。因為制動器施加在齒輪箱高速軸上的制動力矩，易引起輪齒的折斷。7.5.3大于七天時間的長期停機或待調(diào)試的風力發(fā)電機，要用風輪鎖鎖１２定風輪。如果只啟用制動器，因為齒輪箱的齒輪副間存在嚙合側(cè)隙、斜齒嚙合產(chǎn)生的軸向力以及軸承存在軸向間隙，風輪的正反方向的輕微轉(zhuǎn)動經(jīng)104.125倍的增速，勢必引起齒輪副之間的頻繁碰撞、錘擊和軸向的相對滑移（潤滑系統(tǒng)此時不工作，不能形成邊界油膜），從而導致該停機狀態(tài)高速級相互接觸齒面（約三個齒）的接觸疲勞、檫傷和滑痕。7.5.4避免在低溫條件下，齒輪箱承受較大的沖擊載荷；如避免緊急制動或在風速較高時機組進行頻繁的投切起動等。材料抗沖擊能力對溫度變化較敏感，如齒輪件材料“18CrNiMo7”在-20oC抗沖擊能力較常溫下降30-40%。在我國北方冬天氣溫-30oC的低溫條件下調(diào)試運轉(zhuǎn)齒輪箱時，如果進行緊急制動操作，很容易對齒面造成沖擊損傷。8.常見故障原因分析與處理方法8.1齒輪油泵過載故障原因：齒輪油泵過載多發(fā)生在冬季低溫條件下，長期停機后或新安裝調(diào)試的風力發(fā)電機組齒輪箱溫低度，潤滑油粘度增加，造成油泵啟動時負載較重，導致油泵電機過載。處理方法：出現(xiàn)該故障后應使機組處于待機狀態(tài)下逐步加熱齒輪油至0°C以上，再按規(guī)程啟動油泵、風機，避免強制啟動風電機組，以免因潤滑油粘度較大造成潤滑不良，損壞齒面或軸承以及潤滑系統(tǒng)的其它部件。8.2潤滑油溫度過高故障原因：齒輪油溫度過高一般是因為風電機組長時間處于額定發(fā)１３電狀態(tài)，潤滑油因齒輪箱發(fā)熱而溫度上升超過正常值。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，可敞開塔架大門，增強通風降低機艙溫度，改善齒輪箱工作環(huán)境溫度。若發(fā)生溫度過高導致的停機，不應進行人工干預，使機組自行循環(huán)散熱至正常值后啟動。另外應觀察齒輪箱溫度變化過程是否正常、連續(xù)，以判斷溫度傳感器工作是否正常。若在一定時間內(nèi)，齒輪箱溫升較快，且連續(xù)出現(xiàn)油溫過高的現(xiàn)象，應當首先登機檢查散熱系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)工作是否正常，溫度傳感器測量是否準確，然后再進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。必要時開啟觀察孔檢查齒輪嚙合情況或拆卸過濾器（放油閥）檢查有無金屬雜質(zhì)，同時采集油樣，為設備損壞原因的分析判斷搜集資料。在風電機組的日常運行中，對齒輪箱運行溫度和噪音的觀察比較，對維護人員及時準確地掌握齒輪箱的運行狀態(tài)有著較為重要的意義。8.3潤滑油位低故障原因：潤滑油位低是由于潤滑油低于油位設定值，系統(tǒng)自動發(fā)出報警。處理方法：維護人員應及時到現(xiàn)場檢查齒輪油位，必要時測試傳感器功能。不允許盲目復位開機，避免潤滑條件不良損壞齒輪箱或者齒輪箱有泄漏點開機后導致更多的齒輪油外泄。8.4異常噪聲故障原因：齒輪輪齒損壞、軸承間隙過大或軸承損壞等。處理辦法：齒輪箱發(fā)生該故障后，維護人員應開啟觀察孔檢查齒輪１４嚙合情況或拆卸過濾器（放油閥）檢查有無金屬雜質(zhì)，初步判斷損壞部位并及時反饋信息。9.維護性能保證的前提條件是按照使用說明操作，并定期檢查，做好維護記錄，做下列檢查可以及時發(fā)現(xiàn)早期損壞并預防繼發(fā)損壞。9.1日常維護風電機組齒輪箱的日常維護內(nèi)容主要包括：設備外觀檢查、潤滑油位檢查、電氣接線檢查等。檢查油密封（包括箱底放油閥）。檢查潤滑管路有無松動。檢查油位。聽齒輪箱運行是否有異常噪音。檢查各傳感器、加熱器、潤滑供油系統(tǒng)及冷卻器的接線是否正常，線導有無磨損。9.2定期維護（半年）清除油冷卻器散熱片的灰塵（防止熱量積聚）。檢查檢測裝置工作是否正常。檢查測試齒輪箱各輔助裝置的功能。打開觀察蓋，檢查齒輪狀況。重要說明！不要使任何污染物通過觀察口進入齒輪箱。對空氣過濾器用清洗劑進行清洗。分析。１５進行螺栓力矩的檢查。螺栓力矩的檢查可每次按30-50％的比例且間隔均勻地進行循環(huán)抽查。檢查的范圍：兩級內(nèi)齒圈、箱體之間及各軸承端蓋的把和螺栓。螺栓擰緊力矩見3.6。9.3換油油的使用壽命取決于齒輪的工作量、油的污染程度和油老化情況。通過油樣分析可了解油的狀況。應在潤滑供油系統(tǒng)的濾油器之前采集油樣。注意：加入新油以補充取出的油量。運行800-1000小時，需要進行首次油樣檢測分析，然后決定是否可以繼續(xù)使用。油樣分析的時間間隔最長不應超過半年。三年以內(nèi)要完全更換潤滑油。9.4長時間停機的齒輪箱，必須用輪風鎖將主軸鎖定在機體上，每三周空載運行齒輪箱約10-15分鐘（啟動潤滑供油系統(tǒng)），最好每周運轉(zhuǎn)供油5分鐘。9.5外購配套件，應按制造商提供的說明書進行操作和維護。9.6在現(xiàn)場維修期間，齒輪箱與地面絕緣，防止在焊接時電流損傷軸承、齒輪。9.7齒輪箱的全面檢查約兩年一次。10.運輸、儲存10.1如果在合同中沒有專門規(guī)定，按國家標準GB/T7284-1999木制包裝箱和出口包裝箱。