風電齒輪箱主要故障形式及處理措施

黃正廷

摘要：在當前階段，我國的風電場一般都設置在城市的郊區地帶，同時風電機組的運行環境也處在自然環境當中。因此，其內部的零件經常會由于環境的影響，從而導致其內部出現故障。同時，又由于其地處位置較為偏僻，一旦發生故障，不僅設備維修困難，而且相應的設備配件運送也十分的困難。因此，為了減小風電齒輪箱出現故障的幾率，就需要相關人員對其故障進行有效的分析，并提出相應的處理方式，以此才能夠預防其故障的產生。

關鍵詞：風電齒輪箱;故障原因;故障形式;改進措施

前言

近年來，隨著我國對電能的需求不斷加大，因此風電機組的裝機量也在不斷的加大。同時，隨著風電機組運行時間的不斷累積，其齒輪箱由于故障而引起的停運事件發生頻率也越來越高。對此，這就需要相關維護人員在日常的檢修工作當中，能夠及時發現風電機組的異常運行的情況，進而采取相應的措施來保證風電機組的正常運行，這樣才能夠有效的保障風電場的整體經濟效益不受損失。

一、風電齒輪箱主要故障

（一）齒輪的故障

因齒輪失效問題而導致的風電機組齒輪箱產生故障的問題，其主要的失效形式有齒面的點燭、磨損、膠合、塑性形變以及折斷現象，由于其整體的磨損消耗屬于同一類別，因此也可以說其整體齒面磨損的腐蝕磨損的化學反應與物理反應是相一致的[1]。對此，相關人員只需要對其進行有效的觀察，再通過相應的技術手段應用就能實現對故障的甄別。其次，在最常見的故障當中，也包括了齒輪的齒輪性損傷。一般情況下，該損傷的形式主要有齒輪損傷以及齒輪折斷。同時，由于其整體的作用力需要保證齒輪的承載極限力相同，因此當其齒輪承受的交變載荷力過大時，整體就會產生折斷的現象。對此，這就需要相關設計人員設計好齒輪的極限應力，這樣才能夠保證其整體的運行狀態。

（二）載荷故障

由于風電齒輪箱整體的工作環境處于自然環境當中，因此其承載的載荷情況非常復雜。對此，為了有效地保證齒輪箱的有效運行，就需要工作人員對其齒輪箱的整體設計進行相應的計算，這樣才能夠保證其載荷數據能夠符合實際的情況。但是，由于我國當前缺少對于復雜載荷數據的有效處理，因此在風電機組實際的工作當中，經常會出現制動載荷與極限載荷交互出現的情況，這就會對其整體的設備造成一定的損傷，進而導致風電設備出現故障。

（三）軸承的故障

在當前階段，我國的風電機組所應用的風電齒輪箱內部零件軸承全部選用進口軸承。因此，其整體性能以及相關技術手段都無法應用國內的技術手段來對其進行有效的處理。同時，國內兆瓦以上的設備所應用的軸承仍處于科技研發階段。其中，洛軸是我國最早研制的相關生產風電軸承的主要企業，其在國內是首家開發出1.5兆瓦風電軸承的廠家。同時，根據數據表明，在早期階段，齒輪箱故障大多數都是由內部軸承問題而引起的故障。隨著技術的不斷成熟，雖然當前風電齒輪箱由于軸承損壞引起的故障有所降低，但是仍有百分之五十的設備故障是由軸承損壞而造成的問題。因此，這就需要相關人員在設計和選用軸承時，能夠跟蹤齒輪箱的使用工況進行評估計算，這樣才能夠減少由于其內部受力變形而導致軸承內外圈不平行而導致的故障問題產生。

（四）箱體的故障

根據我國的最新規定，風電機組齒輪箱在運行的過程當中，其內部油溫不能超過85攝氏度，這樣才能夠減少由于油溫過高而導致內部故障現象的產生[2]。一般情況下，造成齒輪箱潤滑油溫度過高的因素有以下幾種：首先，由于其內部潤滑不充分，齒輪件或軸承得不到潤滑，致使其零部件局部溫度過高，加據齒輪的磨損。正常情況下，齒輪在運行的過程當中，很少會產生油溫過高的現象，如果其溫度出現異常升高，則需要對其進行有效分析，以此才能夠判斷其故障發生的原因。其次，由于其齒輪油箱內的油位過低，也會導致齒輪箱內油溫過高。因為齒輪油位過低則會導致其整體的油位低于下限，齒輪箱運行后，致使齒輪油箱溫度增高，從而導致機械設備產生誤報的現象，溫度傳感器也就不能夠正確進行報警。對此，這就需要相關人員對其整體的運行狀態進行有效觀察，才能夠減少該現象的產生。

二、風電齒輪箱主要故障的改進措施

（一）優化設計

為了保證風電機組齒輪箱的正常運行，就需要對其進行優化設計。由于高速軸部位故障在風電齒輪故障當中占有較高的比例，因此就需要為其優化設計單獨更換高速軸所需要的相應結構，這樣才能夠減少其后期維修成本的增加。同時，在進行風電齒輪箱設計的過程當中，其高速軸部必須具備可拆卸的條件，這樣才能夠有效地在可以在空中單獨更換，而不需要整個齒輪箱下架維修，從而降低維修成本，同時也方便維修人員的維修工作順利開展。

（二）做好裝配工作

有研究表明，齒輪件的精加工以及修形工作可以有效的改善齒輪件間有效嚙合。因此，在進行裝配環節前，就需要相關人員對于其齒輪件進行精細加工。同時齒輪箱結構件在精加工的時候，也需要保證結構件上軸承孔、結合面、銷孔等加工內容的精度。所有的結構件與齒輪件精加工完成后必須交檢合格后才能投入到裝配車間進行裝配工作。在進行裝配的過程當中，也需要相關人員對其進行有效的清洗工作，這樣才能夠改善齒輪之間的潤滑條件，進而減少齒輪在應用過程當中的磨損情況，延長其整體運行的使用壽命。此外，在進行齒輪制造的過程當中，相應企業人員也可以應用先進的工藝手段來改變其整體的磨削和工藝參數，使其整體精磨的方式更接近最后的總體目標，以此才能夠有效的提高齒輪的質量。

（三）做好日常維護

在進行日常維護的過程當中，需要相應的維護人員先檢查其整體外箱的外觀，然后對齒輪箱相關的電氣元件等外部結構進行有效的檢查，這樣才能夠有效地保證其整體運行的安全性。同時，維修人員也需要定期對齒輪箱外部管道接口進行檢查，保證其接口的擰緊程度，這樣才能夠減少管接頭松動現象而導致的滲漏問題產生。此外，維修人員也要檢查齒輪箱的散熱器是否有堵塞的情況，這樣才能夠減少由于溫度過高而給機械設備帶來的故障問題。

總結

隨著我國當前風力發電設備行業發展的不斷加快，這就需要相關人員著重于發電設備的零部件質量問題，這樣才能夠有效的減少由于設備零件損壞而導致的風電設備運行故障。

參考文獻

[1]劉松松，孫佳.風電齒輪箱主要故障形式及處理建議[J].機械工程師，2014（05）：223-224.

[2]機械設備故障診斷實用技術[M]. 中國石化出版社 ， 楊國安， 2007

3]風力發電機組齒輪箱早期故障診斷方法研究[D]. 張亮.大連理工大學 2010

[4]風電齒輪箱常見故障及原因分析[J]. 翟晶，王曰輝.? 現代機械. 2017（06）江蘇省南京市江