關于風電齒輪箱維修工藝的幾點思考

王敏

摘 要：結合當前的風電機組中齒輪箱箱體的維修工作情況進行分析，結合自身的齒輪箱維修實踐經驗，在分析的風電齒輪箱維修標準快速判的基礎上，重點從相應的軸承孔放孔鑲套修復法和軸承孔補焊堆焊修復法探討了風電齒輪箱維修的具體方法，希望對于今后全方位提升齒輪箱維修工藝水平有所幫助。

關鍵詞：風電齒輪箱;維修工藝;放孔鑲套修復法;補焊堆焊修復法

對于風電機組中齒輪箱箱體的維修工藝來說，則應結合實際的箱體損壞程度，有效提出具體的維修處理措施，如果維修措施不得當，則會造成箱體難以還原的問題。這里結合自身的風電齒輪箱維修經驗，具體就風電齒輪箱維修工藝所涉及到應該注意的問題進行探討。

1 風電齒輪箱維修標準快速判斷

對于箱體進行肉眼觀察，判斷是否存在著變形、裂紋等問題。如果發現，可以進行磁粉探傷，判斷裂紋延伸的具體情況。如果存在著局部微小裂紋，可以通過補焊方式來處理，而后進行退火去應力;如果存在著裂紋穿透箱體情況下，則意味著修復失敗。

可以借助于相同型號的絲錐來進行箱體上的螺紋孔的檢查工作，在此基礎上進行螺紋規檢測，在此過程中應保障止端旋入不應超過兩周。

要求控制好主軸軸承座孔偏載磨損深度在0.05mm～2mm單位，要求面積占孔壁在85%之下，往往都是通過離子熱噴涂或者補焊堆焊的方式，而后在進行機械化加工處理。

針對箱體孔存在著拉劃傷、擠壓傷深度在超過2mm的情況下，或者面積占孔壁的10%以上，這就應該通過鑲套修復工藝。特別對于存在著嚴重磨損變形的情況，則不能修復而直接報廢處理。

2 風電齒輪箱維修的具體方法

2.1 軸承孔放孔鑲套修復法

采用鑲套修復工藝技術則是能夠實現最大化的修補厚度的方案，主要是適用于軸承孔變形或磨損較嚴重的情況，一般情況下的變形量都在2mm范圍之上。但是，首先應從軸承孔的強度角度進行考慮，先進行變形處加工掉，然后考慮加工后孔的強度和剛度是否滿足要求。

（1）放孔處理工藝。結合加工需要，實現軸承孔在經過鑲套處理，能實現直徑擴大到原孔徑再加上兩個套厚度。所謂的鑲套，則是進行滿足齒輪箱強度剛度的要求下，能夠實現將鋼套嵌入箱體孔，并利用有效方式進行固定的工藝技術。

（2）在零件修復的過程中，箱體和所鑲鋼套機械加工則是最基本的內容，適用于較嚴重損傷的情況，能有效進行孔壁的加固處理，通過合理化的過盈量控制，將內襯套裝在孔內，保障滿足恢復原有尺寸。這種修復方式能夠體現出操作方便、工藝簡單且節省材料的特點，在諸多的零件孔系的修復中較為常用。一般來說，應結合實際來進行鑲套工件材料的優選，箱體類零件材質為鑄鐵，這樣的情況下，鑲套材料經常采用45或40Gr鋼。

（3）在進行箱體類零件修復過程中，利用放孔鑲套方法，大部分則是通過薄壁襯套的方式，則應結合實際來合理選擇有效的鑲套的過盈量。在進行鏜削原孔的處理過程中，則應重視設定箱體的定位基準為原孔未損傷部分和臺肩等內容。

（4）具體進行套的過盈量的過程中，則應明確套的強度內容，在特定的條件下，應該保障符合實現鑲上去的套的性能要求。在這樣的背景下，如果出現盲目的進行過盈量的選擇，則會造成套壓環的失效問題。因此，關鍵工作則是進行過盈量的合理選擇。結合相關的軸和孔的公稱直徑，以及實踐工作經驗來明確軸、孔間的過盈量。比如，針對鑲套的壁厚來說，則應滿足能夠在3mm之上的要求。具體應用實際中，往往能控制在5mm～10mm范圍，同時，要求鏜削余量能夠在2mm之上。針對輕型配合的過盈量小于0.0025mm的情況下，往往適用于軸向力很小的情況。在這樣的情況下，在加大的力的作用下，則應開展相關的焊牢操作。

2.2 軸承孔補焊堆焊修復法

2.2.1 球墨鑄鐵的焊接性

考慮到球墨鑄鐵的焊接性，其主要是涉及到缺陷焊補或舊件修復等過程中。相比而言，球磨鑄鐵的焊接性比較差，往往具備比較高的焊接條件。所以，在進行焊接處理球墨鑄鐵接頭的情況下，往往難以實現相應要求的母材強度以及塑性的要求。

2.2.2 球墨鑄鐵電弧補焊

低碳鋼芯、強石墨化的鑄鐵焊條，并能結合實際情況來進行加入相應的球化劑或錫銅強化元素，以便能更在緩冷中實現石墨通過球狀析出，以便實現較好的力學性能，能實現在交、直流兩用的要求。在比較高的電弧溫度的作用下，存在著球化元素氧化、蒸發的問題，會造成焊縫的穩定球化的困難性大幅度提升，難以實現預期的力學指標。

在進行鋼芯石墨球化通用鑄鐵焊條補焊的過程中，可以將結合實際來講脫氧元素、孕育劑及少量的球化劑加入其中，這種焊條具有比較高的球化穩定度，其中具備白口傾向低，較好的焊縫的塑性及抗裂性。

針對剛性較小的情況來分析，主要是利用通過冷焊工藝補焊方式來處理面積較大情況，但是，為了實現比較好的焊縫力學性能，則是利用預熱或采用加熱減應區法來處理剛性比較大的情況。

2.2.3 補焊后修復

對于補焊后的箱體開展退火處理，則是能有效進行內應力的釋放。在進行處理之后，針對補焊后的軸承孔來看，已經不具備補焊后孔的圓心，為了進行相應的圓心恢復則應求助于其他措施手段。其中，最為簡單可行的方式就是結合與修復軸承孔同心的孔來進行加工處理，或者從圖紙中進行數控加工還原處理。另外，應結合設計來規范滿足還原后的表面光潔度和尺寸公差的要求，當存在著檢驗不合格的情況則應重新加工處理。

2.3 其他修復技術

在開展其他方式的修復過程中，涉及到電刷鍍、激光熔覆和熱噴涂等方式。其中，熱噴涂則是涉及到等離子噴涂、火焰噴涂等方法，這些修復手段也較為成熟，能基本滿足工件表面的性能要求，但可能會造成成本有所增加。這就要求相關企業則應從整體上進行綜合考慮和選擇。

3 風電齒輪箱故障診斷及維修的發展趨勢思考

在具體的風電齒輪箱故障分析的過程中，相應的狀態數據存在著多維、異構、同源等特點，故障類型多樣化、信息量比較復雜等問題，這樣所涉及到的監測技術較為復雜。特別是只有充分重視診斷技術的發展，才能更好地滿足風電機組的高可靠性要求，實現預期的維護以及報警要求。在信息化時代背景下，隨著網絡信息技術、傳感器技術、云計算技術、智能技術的快速發展，特別是迎合工業4.0的智能化制造要求，應該充分重視風電齒輪箱的狀態監測和故障診斷的發展趨勢。只有充分重視風電齒輪箱故障診斷工作的開展，才能有效推動風電齒輪箱維修工作的開展，這里結合信息時代的發展要求，就風電齒輪箱故障診斷發展趨勢進行分析。

3.1 云監測和大數據診斷

考慮到風電齒輪箱的故障監測數據量大、范圍廣，傳統的故障監測方式難以符合時代發展的要求。利用信息化、物聯網技術的優勢，能充分體現出云監測技術的發展，結合齒輪箱監測數據的無線傳輸的發展，構建先進的無線云監測平臺系統，有效開展相應的實施數據的收集整理工作，以便更好地實現有效的數據資源利用，構建成數據閉環，利用終端瀏覽器實現遠程處理、可視化監測的大數據分析，有效提升綜合風電齒輪箱故障診斷以及修理水平。

3.2 智能診斷

借助于人工智能的優勢，其應用在齒輪箱故障診斷和維修方面在商業化應用方面還存在一定的差距。盡管監測技術中的油液監測技術和振動監測技術有著較為廣泛的應用，但難以還借助于信息技術進行深入化的推廣應用。所以，應充分重視所涉及到的智能化算法以及軟件應用的開發，滿足智能集成診斷的要求。

3.3 主動報警

在不斷深入發展的人工智能、物聯網技術、大數據技術、機器學習、語音技術的背景下，結合大企業的關鍵設備的快速發展，則應重視監測技術的更新發展，能有效實現狀態檢測和診斷、維修與設備相互融合，實現設備的自診斷功能，能夠實現設備運行中的油脂、添加劑、潤滑油等小問題進行自我修護，對于更換零部件等大問題，則應及時有效地進行網絡以語音或文字的方式進行運行維護人員的警報通知。

3.4 移動診斷機器人

在新時達的背景下，部分中小企業由于自身限制，特別是在成本投入方面存在著一定的局限性，在關鍵性設備的投入、維護，以及操作人員、維修人員的培訓方面存在著一定的不足之處，這樣就會造成風電齒輪箱的故障檢測工作存在一定的滯后性。在機器人技術逐步成熟的影響下，這樣就能保障發揮移動診斷機器人的優勢，有效保障實現現場中的故障診斷、狀態監測中的現場分析、數據采集以及快速診斷等方面的工作，并能有效將這部分工作融為一體，這樣能夠滿足二十四小時的巡檢要求，更好地開展移動現場監測診斷工作。

4 結論

綜上所述，結合當前的風電齒輪箱維修的實際情況，介紹了相應的軸承孔放孔鑲套修復法和軸承孔補焊堆焊修復法等較為成熟的處理措施，能夠符合箱體修復的節能減排要求，符合綠色生產的總體要求。同時，結合齒輪箱系統的運行實際情況，其存在著氣態、固態以及液態三相混合的狀態，造成較為復雜的工況條件，這樣考慮到三相之間的相互影響以及作用，其直接影響著壽命的各個周期，在此過程中則涉及到多種多態多維數據情況。在逐步發展的齒輪箱系統的狀態監測和診斷方法，并沒有互相支撐和統一標準，這樣就必然涉及到實踐過程中相關故障分析以及檢測技術的融合發展，則應充分利用好智能化診斷的作用，積極開展相關的維護管理。在今后的風電齒輪箱維修管理工作中，應該重視智能主動診斷的軟硬件開發工作，借助于信息技術的優勢，加強人工智能、大數據技術的優勢，從歷史數據出發，不斷加強監控系統功能完善，實現軟硬件合理化配置，有效開展一系列的云診斷技術，全方位推動開發機器人移動的現場診斷技術，有效實現多種形式的提前報警工作，這樣方能表現出主動化運維的要求，更好地符合風電齒輪箱維修的發展。

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