風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)維護(hù)與故障診斷

劉偉

摘 要 目前，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，國家的方針和政策一直在強(qiáng)調(diào)發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)要兼顧環(huán)境和能源的可持續(xù)發(fā)展政策。在這樣的大背景下，風(fēng)力發(fā)電被廣泛認(rèn)可和采用。但是我們也必須清楚的認(rèn)識到，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)以及故障的排除都是尤為重要的。文章介紹了風(fēng)力發(fā)電主軸-齒箱傳動(dòng)系統(tǒng)日常維護(hù)工作的主要內(nèi)容和具體實(shí)施，分析了風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)系統(tǒng)常見的故障現(xiàn)象及處理方法，闡述了加強(qiáng)對風(fēng)力發(fā)電傳動(dòng)系統(tǒng)的日常維護(hù)和提高維修人員的維修能力的重要性，為風(fēng)電場工程技術(shù)人員和維修人員提供參考。

關(guān)鍵詞 風(fēng)力發(fā)電；傳動(dòng)系統(tǒng)；維護(hù)診斷；齒輪箱；主軸軸承

中圖分類號：TM315 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）05-0104-01

風(fēng)力發(fā)電的原理為將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，其主要通過主軸-齒箱傳動(dòng)裝置。傳統(tǒng)系統(tǒng)故障直接影響發(fā)電效率及電能質(zhì)量，如何對其進(jìn)行治療維護(hù)就顯得至關(guān)重要。文章以變槳變頻發(fā)電機(jī)和定漿距失速型發(fā)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)故障分析和維護(hù)為例，具體介紹了風(fēng)力發(fā)電過程系統(tǒng)維護(hù)和故障診斷，其中包括齒輪箱的維護(hù)和診斷、主軸軸承的維護(hù)診斷等。定漿距失速型發(fā)電機(jī)組和變槳變頻發(fā)電機(jī)組的傳動(dòng)系統(tǒng)都是由主軸、軸承、齒箱和鎖緊脹套組成。由于受加工工藝和材質(zhì)影響，其中齒箱和主軸軸承很容易故障。我國很多風(fēng)力發(fā)電由于傳動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障而導(dǎo)致?lián)p壞，給電力部門造成了大量的損失。針對因傳動(dòng)系統(tǒng)故障導(dǎo)致?lián)p失，除日常和周期維護(hù)，還應(yīng)特別制定計(jì)劃，加強(qiáng)對傳動(dòng)系統(tǒng)監(jiān)視和診斷。文章針對易出現(xiàn)故障部位即齒輪或齒輪箱與主軸的機(jī)理和維護(hù)方案做出了具體的分析。

1 齒輪箱的維護(hù)與保養(yǎng)

作為重要零件之一，齒輪箱在運(yùn)行過程中極易出現(xiàn)故障。在長期運(yùn)作狀態(tài)下或在未及時(shí)保養(yǎng)的情況下易出現(xiàn)齒輪箱故障。因此要求對其進(jìn)行定期的、必要的維護(hù)和保養(yǎng)，從而提高其使用年限，降低其故障發(fā)生概率。

齒輪箱的日常檢查包括檢查齒輪箱是否有異常噪音；油位是否存在泄漏問題；確定齒輪箱是否泄漏及油量不夠的問題，并及時(shí)進(jìn)行控制和補(bǔ)油。若油同時(shí)，要對齒輪箱的濾清帽進(jìn)行定期的清理或沖洗。檢查設(shè)備彈性支撐的使用情況，防止其出現(xiàn)破損或老化，必須及時(shí)進(jìn)行維修或者更換。防止齒輪箱出現(xiàn)長期停轉(zhuǎn)狀態(tài)，必須確保其運(yùn)行才能延長其使用時(shí)間，提高其工作效率。

2 齒輪箱的診斷

若齒輪箱箱體溫度過高或出現(xiàn)大量水珠，則可通過分析確定其為油泄漏導(dǎo)致的污染破壞，應(yīng)對油位和油溫進(jìn)行檢查。這種故障發(fā)生的概率較低，但是一旦發(fā)生影響較為嚴(yán)重，因此必須加強(qiáng)防御。檢修人員應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是否為溫度引起，并確定溫度異常的具體位置在進(jìn)行維修，否則會(huì)造成不必要的損害。若在檢查過程中，發(fā)現(xiàn)溫度升高較快，檢查人員對齒輪箱運(yùn)行過程中的噪音等因素和其他部位進(jìn)行逐一排查，發(fā)現(xiàn)溫度偏高位置為中箱體，進(jìn)一步確定縮小范圍并進(jìn)行排查和維修。

總之風(fēng)力發(fā)電過程中，齒輪箱故障的診斷十分重要，溫度升高或異常是其運(yùn)行中重大問題之一，應(yīng)盡早進(jìn)行排查，準(zhǔn)確的找到溫度異常具體位置，這樣可以防止損害面擴(kuò)大，避免和減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

3 主軸軸承的日常維護(hù)和保養(yǎng)

主軸承工況：受一定振動(dòng)和沖擊、低速重載、溫度較高或較低、介質(zhì)侵等。失效表現(xiàn)為：磨損、銹蝕而導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)不靈活，運(yùn)轉(zhuǎn)阻力大更甚者卡死。

目前，滾動(dòng)軸承力發(fā)電機(jī)成為風(fēng)力發(fā)電廠的主要選擇，其具有效率高等優(yōu)點(diǎn)，與此同時(shí)也易受到損害，滾動(dòng)軸承產(chǎn)生故障的原因很多，應(yīng)給予重視。究其原因，一部分為滾動(dòng)軸在潤滑和保養(yǎng)中被污染，一部分為其安裝不合理，還有一部分為其生產(chǎn)質(zhì)量存在問題。通常軸承故障表現(xiàn)為滾珠錯(cuò)位或者支架斷裂，直至粉碎，主軸軸承就會(huì)卡死。

主軸軸承維護(hù)保養(yǎng)：

1）主軸軸承潤滑系統(tǒng)運(yùn)行正常，潤滑泵沒有堵塞，潤滑油管沒有爆裂。

2）檢查軸承與軸承座接觸面應(yīng)清潔，無雜物。

3）軸承座應(yīng)緊固，沒有前后錯(cuò)位情況

4）轉(zhuǎn)速傳感器信號準(zhǔn)確。

4 主軸軸承運(yùn)行診斷

風(fēng)力發(fā)電過程應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場監(jiān)管，這樣才能夠確保設(shè)備安全運(yùn)行，降低其發(fā)生故障的概率。可根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測，對易發(fā)生故障部位和已發(fā)生故障部位原因及結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和處理。從而制定合理的故障管理和診斷方案。同時(shí)確保其在設(shè)備選型和風(fēng)資源的評估中起到積極的作用。

潤滑不良是主軸軸承發(fā)生故障的主要因素，其影響因素為：大氣溫度過低，使?jié)櫥椭?，?dǎo)致潤滑油脂不能到達(dá)指定區(qū)域而造成磨損；潤滑脂散熱性能不好，經(jīng)常過熱使軸承內(nèi)部油脂碳化而損壞軸承；濾芯堵塞，油位傳感器污染，潤滑劑“中毒”而失效；對此輕則主軸軸承磨損，重則導(dǎo)致機(jī)組無法轉(zhuǎn)動(dòng)、徹底停機(jī)。目前對于主軸潤滑監(jiān)測主要依據(jù)油液監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)視潤滑系統(tǒng)壓力，達(dá)到檢測進(jìn)入軸承的潤滑脂是否正常。

振動(dòng)監(jiān)測是風(fēng)電軸承在線監(jiān)測的趨勢，由于風(fēng)電負(fù)荷和風(fēng)力不穩(wěn)定因素影響傳統(tǒng)時(shí)域和頻域FFT分析方法的效果，需引入不平穩(wěn)信號的處理方法，準(zhǔn)確分析軸承振動(dòng)情況，及時(shí)對主軸軸承進(jìn)行維護(hù)和修理，避免大的損失。

5 結(jié)論

對于風(fēng)電機(jī)組主軸-齒箱傳動(dòng)系統(tǒng)，它是機(jī)組維護(hù)中的重中之重，它關(guān)系到整個(gè)風(fēng)場正常運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益，為此，筆者認(rèn)為：

1）除傳動(dòng)系統(tǒng)正常維護(hù)和日常維修維護(hù)外，還應(yīng)加強(qiáng)對傳動(dòng)系統(tǒng)定時(shí)檢查，重點(diǎn)關(guān)注齒輪箱和軸承，做到對傳統(tǒng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)。

2）對于環(huán)境比較惡劣的地區(qū)，齒輪箱應(yīng)裝設(shè)油液監(jiān)測系統(tǒng)、軸承應(yīng)裝設(shè)振動(dòng)監(jiān)測。在線監(jiān)測傳動(dòng)系統(tǒng)，及早作出判斷。

3）利用機(jī)組已有的SCADA數(shù)據(jù)，獲取機(jī)組齒輪箱和軸承的運(yùn)行狀態(tài)，結(jié)合在線監(jiān)測診斷具有重要意義。

主軸及軸承、聯(lián)軸器、齒輪箱以及發(fā)電機(jī)風(fēng)是電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)的組要組成部分。由于其通過傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)換，因此傳動(dòng)過程中最易出現(xiàn)系統(tǒng)故障。其中，齒輪、軸和軸承最易出現(xiàn)故障。齒輪故障表現(xiàn)為齒面污濁、磨損甚至剝落等。而主軸故障表現(xiàn)為對正或者彎曲。軸承故障則為滾動(dòng)體磨損和軸承集體受損。要分析和控制風(fēng)力發(fā)電設(shè)備故障，首先應(yīng)了解其故障機(jī)理。對于風(fēng)電機(jī)組來說，其故障表現(xiàn)形式多為某一零件磨損、破壞等。但其原因一些可以通過故障直接判斷，另外一些則需要通過特殊的儀器測量。有些甚至無法確定，因此對于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備故障機(jī)理研究十分重要。

參考文獻(xiàn)

[1]張新燕，何山，張曉波，等.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要部件故障診斷研究[J].新疆大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，26（2）：140-144.

[2]張亮.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱早期故障診斷方法研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2010.

[3]張照煌，張行.風(fēng)力發(fā)電聚能型風(fēng)論理論及應(yīng)用研究[J].應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，18（增刊）：220-224.endprint