淺談風(fēng)電齒輪箱溫度異常診斷流程

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摘 要：風(fēng)電齒輪箱出現(xiàn)溫度報(bào)警時(shí)，需要對(duì)齒輪箱進(jìn)行檢查，確認(rèn)問題環(huán)節(jié)并進(jìn)行解決，然后恢復(fù)機(jī)組運(yùn)行。溫度報(bào)警一般分為油溫報(bào)警和軸承溫度報(bào)警。油溫報(bào)警進(jìn)一步檢查壓力，確認(rèn)是泵油問題還是冷卻問題，進(jìn)而鎖定可能原因進(jìn)行排查；軸承溫度報(bào)警進(jìn)一步檢查是軸承本身損壞、游隙問題還是軸承潤(rùn)滑問題。系統(tǒng)的診斷流程，可以大大提高現(xiàn)場(chǎng)的診斷效率。

關(guān)鍵詞：溫度 壓力 軸承 潤(rùn)滑 冷卻 溫控閥

中圖分類號(hào)：TM315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）11（c）-0105-02

近年來全國(guó)累計(jì)風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量逐年攀升，風(fēng)電齒輪箱作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主要機(jī)械部件，隨著使用年限的增加，運(yùn)維市場(chǎng)也越來越大。一旦齒輪箱發(fā)生嚴(yán)重故障需要更換，將造成重大損失。因此提前預(yù)防，及時(shí)監(jiān)控齒輪箱的運(yùn)行狀態(tài)顯得非常重要。風(fēng)電齒輪箱一般有溫度傳感器來監(jiān)控齒輪箱軸承及潤(rùn)滑油的溫度，壓力傳感器來監(jiān)控潤(rùn)滑油的供油壓力。本文以1.5MW風(fēng)機(jī)為例，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)常見的溫度異常故障進(jìn)行理論分析，給出系統(tǒng)的診斷流程，幫助風(fēng)電運(yùn)維人員更高效地解決問題。

1 風(fēng)電齒輪箱潤(rùn)滑冷卻原理

1.5MW風(fēng)電齒輪箱一般都配備一套潤(rùn)滑油過濾冷卻系統(tǒng)，保證齒輪箱各齒輪嚙合點(diǎn)及軸承的強(qiáng)制潤(rùn)滑。潤(rùn)滑系統(tǒng)一般采用齒輪泵（有的齒輪箱會(huì)配有機(jī)械泵）從齒輪箱內(nèi)部吸油，泵出的潤(rùn)滑油經(jīng)過濾器過濾后分兩路，一路（當(dāng)油溫≤40℃時(shí)）直接進(jìn)入分配器，一路經(jīng)過冷卻器后再進(jìn)入分配器，當(dāng)油溫至55℃時(shí)，潤(rùn)滑油完全經(jīng)過冷卻器后進(jìn)入分配器。這樣潤(rùn)滑油不停地循環(huán)、冷卻，不斷地帶走齒輪箱發(fā)出的熱量，維持油溫不超過80℃。

2 風(fēng)電齒輪箱傳感器設(shè)置

風(fēng)電齒輪箱出廠時(shí)一般設(shè)置以下傳感器：油池PT100、高速軸電機(jī)側(cè)PT100、高速軸葉片側(cè)PT100、油路分配器PT100以及油路分配器壓力傳感器。如果系統(tǒng)不能穩(wěn)定運(yùn)行，上述元件中的某個(gè)會(huì)輸出不正常的信號(hào)，提示系統(tǒng)有異常。

3 溫度異常的表現(xiàn)

風(fēng)電齒輪箱溫度異常，可分為潤(rùn)滑油溫度高和軸承溫度高兩類。

4 溫度異常的診斷流程

4.1 傳感器的可靠性檢查

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)溫度報(bào)警，首先應(yīng)查看報(bào)警數(shù)據(jù)，為了保證報(bào)警數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，第一步應(yīng)當(dāng)排查PT100是否能正常工作。

4.2 報(bào)警數(shù)據(jù)的分類

查看報(bào)警數(shù)據(jù)，判斷溫度異常屬于油溫報(bào)警還是軸承溫度報(bào)警。

4.3 油溫報(bào)警的診斷

發(fā)現(xiàn)油溫報(bào)警后，可以結(jié)合入口壓力來進(jìn)行診斷。如油壓偏低，一般認(rèn)為潤(rùn)滑油過濾冷卻系統(tǒng)的泵油出現(xiàn)問題；如油壓正常，一般認(rèn)為潤(rùn)滑油過濾冷卻系統(tǒng)的冷卻功能出現(xiàn)問題。

4.3.1 系統(tǒng)泵油問題診斷

系統(tǒng)泵油出現(xiàn)問題后，一般排查泵油相關(guān)部件是否有異常。風(fēng)電齒輪箱泵油相關(guān)問題主要可能為機(jī)械泵、電機(jī)泵、以及溢流問題。

（1）機(jī)械泵泵油問題。

排查機(jī)械泵泵油問題，一般將機(jī)械泵出油管擰松，查看運(yùn)行時(shí)是否有油泵出。

①機(jī)械泵本身損壞，泵油功能減退或喪失。

②機(jī)械泵透氣問題，導(dǎo)致機(jī)械泵不出油。

③機(jī)械泵進(jìn)出油管堵塞，油管堵塞后也會(huì)造成泵油問題。

④機(jī)械泵進(jìn)油口球閥關(guān)閉。

⑤機(jī)械泵驅(qū)動(dòng)齒輪損壞，無法驅(qū)動(dòng)機(jī)械泵運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致泵油問題。

（2）電機(jī)泵泵油問題。

①電機(jī)泵齒輪泵本身損壞，無法泵出潤(rùn)滑油。

②齒輪泵密封失效，導(dǎo)致漏氣，泵油功能減退或喪失。

③油泵電機(jī)與齒輪泵聯(lián)軸器磨損，齒輪泵無可靠驅(qū)動(dòng)，造成泵油問題。

④油泵電機(jī)反轉(zhuǎn)，造成無法泵油。

⑤油泵電機(jī)損壞，造成無法泵油。

⑥主吸油管堵塞，造成電機(jī)泵無法泵油。

⑦主吸油管球閥關(guān)閉。

（3）溢流問題。

溢流問題主要表現(xiàn)為：潤(rùn)滑油不經(jīng)過冷卻器，直接從溢流閥回流至齒輪箱，造成系統(tǒng)溫度持續(xù)升高，最終報(bào)警。檢查時(shí)只需檢查溢流管是否有油即可判定是否存在溢流問題。

4.3.2 系統(tǒng)冷卻問題診斷

從圖1可以看出，潤(rùn)滑油從過濾器流出后，先經(jīng)過溫控閥，然后直接進(jìn)入油路分配器或經(jīng)過冷卻器后進(jìn)入油路分配器。系統(tǒng)冷卻問題，可能原因?yàn)闈?rùn)滑油未進(jìn)入冷卻器或冷卻器本身冷卻能力問題。

（1）溫控閥問題。

溫控閥可根據(jù)油溫的變化，改變潤(rùn)滑油的流向。油溫較低時(shí)，溫控閥控制潤(rùn)滑油直接進(jìn)入油路分配器；油溫較高時(shí)，溫控閥控制潤(rùn)滑油經(jīng)過冷卻器后再進(jìn)入油路分配器。當(dāng)溫控閥出現(xiàn)故障，潤(rùn)滑油溫度較高時(shí)無法從直通油路切換到冷卻油路，高溫潤(rùn)滑油得不到冷卻，系統(tǒng)的溫度就會(huì)持續(xù)上升，直至溫度報(bào)警。

（2）冷卻器問題。

風(fēng)電齒輪箱冷卻器一般有風(fēng)冷卻器和水冷卻器兩種。風(fēng)冷卻器使用空氣對(duì)高溫潤(rùn)滑油進(jìn)行冷卻，水冷卻器以冷卻水為冷卻介質(zhì)對(duì)高溫潤(rùn)滑油進(jìn)行冷卻。

①風(fēng)冷卻器問題。

第一，冷卻器電機(jī)反轉(zhuǎn)，空氣無法通過散熱片冷卻潤(rùn)滑油。

第二，冷卻器電機(jī)損壞，無空氣通過散熱片。

第三，散熱片空氣通道被毛絮灰塵堵塞，限制空氣通過，冷卻能力下降。

第四，過濾器堵塞后未及時(shí)更換，大顆粒介質(zhì)堵住散熱片油流通道，導(dǎo)致冷卻能力下降。

第五，散熱片長(zhǎng)期使用后，油泥在散熱片中沉積，導(dǎo)致冷卻能力下降。

第六，冷卻器散熱片旁路單向閥異常開啟。

②水冷卻器問題。

第一，冷卻水泄漏或不足，導(dǎo)致冷卻能力下降。

第二，冷卻水泵不能正常工作，導(dǎo)致冷卻能力下降。

4.4 軸承溫度報(bào)警的診斷

軸承溫度報(bào)警，首先診斷是所有軸承溫度都高，還是某個(gè)軸承溫度高報(bào)警，溫度遠(yuǎn)超另一個(gè)軸承。所有軸承溫度均高的情況歸根結(jié)底還是油溫高的問題，按4.3油溫報(bào)警問題進(jìn)行診斷。某個(gè)軸承溫度高，其余軸承、油溫正常，排除了系統(tǒng)異常的可能性，可以以該軸承的特性來診斷溫度高的可能原因。

4.4.1 軸承潤(rùn)滑問題

如果該特定軸承的局部潤(rùn)滑油路堵塞，會(huì)造成該特定軸承溫度高。常用的診斷方法為通過潤(rùn)滑油量判斷油路是否堵塞。

4.4.2 軸承本身的問題

（1）軸承滾子滾道有剝落、裂紋等故障，導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)發(fā)熱量升高，造成該軸承溫度高報(bào)警。

（2）軸承本身游隙過小，運(yùn)行時(shí)溫度升高，導(dǎo)致軸承溫度報(bào)警。

5 結(jié)語

通過流程化的診斷，可以大大提高診斷的效率，縮短停機(jī)時(shí)間，減小發(fā)電量損失。

參考文獻(xiàn)

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