風(fēng)電齒輪箱主要故障形式及處理建議

劉松松， 孫佳

（沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)風(fēng)電有限公司，沈陽110869）

風(fēng)電齒輪箱主要故障形式及處理建議

劉松松， 孫佳

（沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)風(fēng)電有限公司，沈陽110869）

根據(jù)運行在北方地區(qū)一些風(fēng)電場的齒輪箱的檢測情況，總結(jié)了風(fēng)電齒輪箱經(jīng)常出現(xiàn)的幾種故障形式，并針對各種故障情況給出了相應(yīng)的處理建議，為風(fēng)電場做好風(fēng)電齒輪箱的日常維護(hù)與檢查提供參考。

風(fēng)電齒輪箱；故障形式；修復(fù)

1 引言

目前，我國風(fēng)機(jī)總裝機(jī)容量已超過9 000萬kW，齒輪箱作為風(fēng)機(jī)主要的傳動部件，其能否良好運轉(zhuǎn)關(guān)系到風(fēng)機(jī)運行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。由于風(fēng)機(jī)多運行在沙漠、灘涂和高山等惡劣的環(huán)境中，且傳動鏈經(jīng)常會受到陣風(fēng)的沖擊，因此齒輪箱極易出現(xiàn)故障。

隨著風(fēng)機(jī)運行時間的累積增加，齒輪箱損壞頻次和數(shù)量都在快速增長。由于齒輪箱是風(fēng)機(jī)傳動系統(tǒng)的主要組成部分，齒輪箱一旦發(fā)生損壞，風(fēng)機(jī)就無法正常運行，這將嚴(yán)重降低風(fēng)機(jī)發(fā)電量。另外，維修或更換損壞較嚴(yán)重的齒輪箱必須使用大型吊車，這使得維修或更換齒輪箱的費用急劇攀升。再者，由于齒輪箱連接主軸（或輪轂）和發(fā)電機(jī)，齒輪箱損壞后容易引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。如果能及時發(fā)現(xiàn)齒輪箱存在的故障并進(jìn)行適當(dāng)處理，改善其運行狀況，那么就可以延長齒輪箱的運行壽命和提高其運行的安全性。因此，研究風(fēng)電齒輪箱主要故障形式及處理建議具有重要意義。

2 主要故障形式及處理建議

根據(jù)失效部位進(jìn)行分類，風(fēng)電齒輪箱的故障主要有箱體故障、行星架故障、軸故障、齒輪故障、軸承故障及潤滑冷卻系統(tǒng)故障等。

2.1 箱體故障

圖1 箱體故障形式

箱體主要有箱體斷裂，止口變形或斷裂，軸承座磨損等故障形式，如圖1所示。箱體損壞部位大多出現(xiàn)在箱體與齒圈連接處，損壞嚴(yán)重時伴隨著連接箱體與齒圈的螺栓發(fā)生剪斷。箱體損壞也容易出現(xiàn)在箱體上軸承座處，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸的軸向定位失效時，旋轉(zhuǎn)軸可能對軸承座造成磨損。箱體出現(xiàn)損壞時，應(yīng)立即停止運轉(zhuǎn)齒輪箱，并對箱體和其他損壞件進(jìn)行更換或維修。當(dāng)箱體損壞面積較小或損壞程度較輕時，可以對箱體進(jìn)行適當(dāng)?shù)男迯?fù)，如修磨、校正或鑲件等。當(dāng)箱體損壞較嚴(yán)重時，可以更換新箱體。

2.2 行星架故障

行星架主要有斷裂、軸肩磨損等故障形式，見圖2。

行星架損壞部位容易出現(xiàn)在行星孔等強(qiáng)度較弱的部位，以及與行星輪或行星架軸承相近的部位。行星架出現(xiàn)損壞時，應(yīng)立即停止運轉(zhuǎn)齒輪箱，并對行星架和其他損壞件進(jìn)行更換或維修。當(dāng)行星架損壞面積較小或損壞程度較輕時，可以對行星架進(jìn)行適當(dāng)?shù)男迯?fù)，如修磨、鑲件等。當(dāng)行星架損壞較嚴(yán)重時，可以更換新行星架。

圖2 行星架故障形式

圖3 軸故障形式

2.3 軸故障

軸主要有磨損、彎曲及斷裂等故障形式，如圖3所示。軸損壞主要出現(xiàn)在軸的中部或其他強(qiáng)度較弱的地方。軸出現(xiàn)損壞時，不但破壞了傳動鏈的正確傳遞，而且極容易引發(fā)其他零件的損傷，在短時間內(nèi)對整個傳動鏈造成嚴(yán)重的破壞。因此，當(dāng)軸出現(xiàn)故障時應(yīng)立即停止運轉(zhuǎn)齒輪箱，并對損壞的軸和其他損壞件進(jìn)行維修或更換。由于軸出現(xiàn)故障時軸上的輪齒或其他結(jié)構(gòu)都會出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p傷，所以一般建議更換新軸。

2.4 齒輪故障

齒輪主要有裂紋、斷齒、點蝕、剝落、磨損、膠合及壓痕等故障形式，見圖4。

圖4 齒輪故障形式

當(dāng)齒輪出現(xiàn)少量的點蝕或壓痕、輕微的磨損等故障時，可以通過更換潤滑油或調(diào)整潤滑方式等來改潤滑狀況，延緩齒輪的損壞，提高齒輪的使用壽命。當(dāng)齒輪出現(xiàn)片蝕、裂紋、斷齒、膠合或大面積的齒面耗損時，應(yīng)該對齒輪進(jìn)行更換或修復(fù)。

2.5 軸承故障

軸承主要有磨損、點蝕、剝落及保持架變形等故障形式，見圖5。

圖5 軸承故障形式

當(dāng)軸承出現(xiàn)輕微的磨損、少量的點蝕等故障時，可以通過更換潤滑油或調(diào)整潤滑方式等來改潤滑狀況，延緩軸承的損壞，提高軸承的使用壽命。當(dāng)軸承出現(xiàn)剝落、膠合、裂紋或大面積的表面耗損時，應(yīng)該對軸承進(jìn)行更換。

2.6 潤滑冷卻系統(tǒng)故障

潤滑系統(tǒng)主要有油泵故障、加熱器故障、冷卻器故障、濾芯堵塞、管路堵塞或滲漏等故障形式。當(dāng)潤滑冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，齒輪或軸承的工作環(huán)境變得惡劣，將導(dǎo)致齒輪或軸承過早失效。因此，當(dāng)潤滑冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，要及時更換或修復(fù)損壞的元件。

3 結(jié)語

風(fēng)電齒輪箱傳動鏈出現(xiàn)故障一般表現(xiàn)為噪音、振動較大，潤滑系統(tǒng)出現(xiàn)故障一般表現(xiàn)為油溫過高、油壓過低或過高。當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)這些異常信息時，應(yīng)加強(qiáng)對齒輪箱的觀察和檢測，及時找出故障發(fā)生的部位，并根據(jù)故障情況進(jìn)行適當(dāng)處理，提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

［1］ 楊國安.機(jī)械設(shè)備故障診斷實用技術(shù)［M］.北京：中國石化出版社，2007.

［2］ 郁明山.齒輪手冊［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

［3］ GB/T19073-2003，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱［S］.

（編輯黃 荻）

Major Fault Forms and Treatment Recommendations of Wind Turbine Gearbox

LIU Songsong， SUN Jia
（Shenyang Blower Works Group Wind Power Co.,Ltd,Shenyang 110869,China）

According to the test condition of the gearbox in the wind farms of northern China,a variety of fault forms of wind turbine gearbox are summarized.Some appropriate treatment recommendations are given for wind farms to do routine maintenance and inspection of gearbox well.

wind turbine gearbox;fault forms;repair

TH 132.46

B

1002－2333（2014）05－0223－02

劉松松（1985—），男，助理工程師，從事風(fēng)電齒輪箱方面技術(shù)工作。

2014-04-03