淺談風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱常見(jiàn)故障分析及檢測(cè)方法

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1、淺談風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱常見(jiàn)故障分析及檢測(cè)方法摘要：近10a來(lái)我國(guó)風(fēng)電進(jìn)入快速增長(zhǎng)階段，隨著運(yùn)行時(shí)間不斷增長(zhǎng)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組逐步進(jìn)入疲勞壽命的中、前期。對(duì)于雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，如何在設(shè)備運(yùn)行期間做好齒輪箱維護(hù)和故障分析顯得尤為重耍。本文匯總風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱在運(yùn)行期間的常見(jiàn)故障，并有針對(duì)性的進(jìn)行分析總結(jié)，提出具有可行性的檢測(cè)和預(yù)防手段。關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組；齒輪箱；故障分析中圖分類(lèi)號(hào):TM315文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:ADOI：10.11974/nyyjs.20151132019引言根據(jù)中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專業(yè)

2、委員會(huì)對(duì)2014年中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)情況進(jìn)行的調(diào)研和統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，目前我國(guó)風(fēng)電機(jī)組有近7萬(wàn)臺(tái)齒輪箱處于運(yùn)行期間，其中將近85%的齒輪箱處于疲勞壽命的中前期[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)齒輪箱故障約占風(fēng)機(jī)故障總數(shù)40%[2],作為雙饋型風(fēng)電機(jī)組核心部件的齒輪箱，其損壞所帶來(lái)的齒輪箱維修費(fèi)用、運(yùn)輸費(fèi)用、吊裝費(fèi)用以及電量損失是巨大的。所以對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱的常見(jiàn)故障做好分析和檢測(cè)，提前預(yù)防故障的發(fā)生具有重要的意義。1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱概述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的增速齒輪箱是整機(jī)的重耍機(jī)械部件，其主耍功能是將風(fēng)輪在風(fēng)力作用下所產(chǎn)牛的動(dòng)力傳

3、遞給發(fā)電機(jī)并使其得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。通常風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速很低，遠(yuǎn)達(dá)不到發(fā)電機(jī)發(fā)電所要求的轉(zhuǎn)速，必須通過(guò)齒輪箱齒輪副的增速作用來(lái)實(shí)現(xiàn)，故也將齒輪箱稱之為增速箱。作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要傳動(dòng)關(guān)鍵部件，齒輪箱位于風(fēng)輪和發(fā)電機(jī)之間傳遞動(dòng)力提高轉(zhuǎn)速，是一種在無(wú)規(guī)律變向載荷和瞬間強(qiáng)沖擊載荷作用下工作的重載齒輪傳動(dòng)裝置。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱長(zhǎng)期處于這樣的惡劣條件下，會(huì)岀現(xiàn)粘附蘑損、腐蝕蘑損、表面疲勞磨損、微動(dòng)蘑損和氣蝕等失效形式，輕則導(dǎo)致潤(rùn)滑油失效，重則軸、軸承、輪齒的斷裂，導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組的停機(jī)[3],在變速變載這樣的情況下，還

4、會(huì)出現(xiàn)輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕等的情況。2風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱常見(jiàn)故障風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，由于齒面嚙合時(shí)所承受的載荷不均勻以及輪齒嚙入、嚙出產(chǎn)牛的沖擊，都會(huì)引起齒面點(diǎn)蝕、膠合、磨損和斷齒等失效形式。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，主要介紹磨損、膠合、點(diǎn)蝕、斷齒、軸承損壞、滲漏油和油溫高這些齒輪箱常見(jiàn)缺陷。2.1齒面磨損齒輪的蘑損部位主耍是漸開(kāi)線工作面、齒的嚙合處以及齒輪兩端面。齒輪齒面磨損一般分為四種情況，第1種是由接觸表面上的金屬以一定的速率緩慢的損耗而造成的正常磨損或磨光，在預(yù)期壽命內(nèi)，它將不影響齒輪的

5、正常使用；第2種是齒輪在長(zhǎng)期的重負(fù)荷作用下發(fā)生的破壞，屬于中度磨損，是金屬的較快的損耗，這種磨損會(huì)產(chǎn)生破壞并降低齒輪的使用壽命；第3種是齒面的損壞，很容易降低輪齒的使用壽命，并導(dǎo)致平穩(wěn)性受到破壞；第4是在齒輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，一些細(xì)顆粒進(jìn)入到輪齒的嚙合中引起損壞。2.2膠合膠合是相嚙合齒面在嚙合處的邊界膜受到破壞，導(dǎo)致接觸齒面金屬融焊而撕落齒面上的金屬的現(xiàn)象［4］。英產(chǎn)生的主要原因就是齒輪箱在重載和高速傳動(dòng)下，在齒面高溫嚙合區(qū)產(chǎn)生的潤(rùn)滑不良或者干涉，導(dǎo)致兩個(gè)嚙合的齒面熔焊在一起。2.3點(diǎn)蝕齒輪實(shí)際切合

6、過(guò)程中，在脈動(dòng)力和重載荷的作用下齒面深處產(chǎn)生循環(huán)變化的剪應(yīng)力，在超過(guò)輪齒材料的疲勞極限時(shí)，在齒煩的接觸面上會(huì)產(chǎn)生疲勞裂紋，進(jìn)而導(dǎo)致齒面細(xì)小金屬片的剝落，形成小坑，這種現(xiàn)象稱之為點(diǎn)蝕，嚴(yán)重時(shí)齒面上會(huì)形成大塊金屬連片剝落。2.4斷齒輪齒折斷常由根部細(xì)微裂紋在周期性應(yīng)力作用下逐步擴(kuò)展而成，齒輪在工作屮發(fā)生嚴(yán)重的沖擊、偏載、局部應(yīng)力過(guò)大、硬質(zhì)異物落入嚙合區(qū)、材料嚴(yán)重缺陷等問(wèn)題也會(huì)引起斷齒現(xiàn)象［5］。2.5軸承損壞軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中長(zhǎng)期受到重載和交變載荷的影響，在交變沖擊的作用下軸承可能發(fā)生各種損壞。另外，安裝偏

7、心、潤(rùn)滑不良、油膜震蕩、維護(hù)不周等方面的原因都可能引起軸承故障，主要表現(xiàn)形式為軸承外圈銹蝕、軸承內(nèi)圈磨損、軸承滾動(dòng)體故障等。2.6滲漏油滲漏油是齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)中常見(jiàn)故障，漏油會(huì)影響齒輪、軸承等的潤(rùn)滑效果，使得各運(yùn)動(dòng)副零配件之間摩擦加劇，減少各零件的使用壽命，嚴(yán)重的漏油將使齒輪箱無(wú)法正常工作。在實(shí)際設(shè)備維護(hù)中，齒輪箱滲漏油主要是因?yàn)橐韵聨讉€(gè)原因：密封件損壞或安裝問(wèn)題導(dǎo)致接合面密封不嚴(yán)；相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件尺寸配合間隙過(guò)大或因?yàn)殚L(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)磨損使得間隙過(guò)大；箱體鑄造有氣孔、沙眼等缺陷；工作溫度太高或潤(rùn)滑油黏度太低；潤(rùn)

8、滑油管變形或細(xì)微裂痕導(dǎo)致油管漏油[6]o2.7油溫高齒輪箱汕溫高一般是因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間處于滿發(fā)狀態(tài)，潤(rùn)滑油因齒輪箱發(fā)熱而溫度上升超過(guò)設(shè)定值。一般齒輪箱油溫高的原因是綜合性的，也可以是某個(gè)單一問(wèn)題導(dǎo)致，總結(jié)起來(lái)大概有以下幾點(diǎn)：齒輪箱油冷卻回路堵塞、閥件損壞、散熱器通風(fēng)不暢；齒輪箱達(dá)到一定疲勞極限，效率下降嚴(yán)重超出冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)極限；機(jī)艙內(nèi)部溫度較高，冷卻效果急劇下降；潤(rùn)滑油潤(rùn)滑效果嚴(yán)重缺失，導(dǎo)致齒輪嚙合效率下降，發(fā)熱量增大；輪系布置不合理或軸系對(duì)屮效