淺談風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱的內(nèi)窺鏡檢測

張國恩

摘要：作為一種無污染的可再生能源，風(fēng)力發(fā)電近幾年得到了全世界的大力研究和推廣。風(fēng)機(jī)齒輪箱，作為風(fēng)機(jī)設(shè)備中的最重要的大部件，其質(zhì)量情況直接影響著風(fēng)機(jī)的安全運行和發(fā)電效率，一直以來，齒輪箱由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、空間狹小，檢測難度大等，一直困擾著風(fēng)電檢測人員，近來可以檢測齒輪箱內(nèi)部質(zhì)量情況的內(nèi)窺鏡檢測效果逐漸引起風(fēng)電運營機(jī)構(gòu)的認(rèn)可。因此，對于風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱內(nèi)部內(nèi)窺鏡的檢測情況進(jìn)行研究具有非常重要的意義。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電機(jī);齒輪箱;內(nèi)窺鏡檢測

內(nèi)窺鏡是一種多學(xué)科通用的檢測工具，是利用其柔性導(dǎo)線及其可視視頻攝像頭，對容器、管道、不可拆卸設(shè)備的內(nèi)部、狹小空間的內(nèi)表面等特殊環(huán)境下人視力無法觀察到的區(qū)域進(jìn)行質(zhì)量控制的目視檢測方法。特點是對不能直視的部件隱蔽部位，在密封的空腔內(nèi)觀察內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的觀察和操作。所以特別適用于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備齒輪箱在不拆解箱體的情況下，對齒輪箱內(nèi)部質(zhì)量情況進(jìn)行檢測。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)內(nèi)窺鏡檢測，一般使用GE、OLYMPUS等品牌工業(yè)內(nèi)窺鏡設(shè)備，探頭直徑一般以6mm、4mm、3mm居多，鏡頭可實現(xiàn)360度全方位觀察，插入管為柔性導(dǎo)向線，最外層為鎢鋼編織管保護(hù)，內(nèi)窺鏡設(shè)備可以實現(xiàn)圖像存儲、視頻存儲、圖像管理、缺陷尺寸測量記錄等功能，便于后期對缺陷的研究分析。

一，風(fēng)機(jī)齒輪箱內(nèi)窺鏡檢測安全防護(hù)準(zhǔn)備工作：

根據(jù)風(fēng)機(jī)齒輪箱檢驗工作的特殊性，我們需要做如下

1：操作人員必須經(jīng)過風(fēng)機(jī)安全作業(yè)培訓(xùn)，取得必要的風(fēng)機(jī)作業(yè)操作資質(zhì)證書。

2：攀爬風(fēng)機(jī)必須的且處于正常使用狀態(tài)的安全用品：安全帽、五點式安全帶，止跌扣等。

3：準(zhǔn)備必須的作業(yè)使用工具，如打開齒輪箱觀察蓋的棘輪扳手、內(nèi)六方扳手等工具。

4：防護(hù)面具，防護(hù)眼鏡，防護(hù)手套等防護(hù)用品。

二，風(fēng)機(jī)齒輪箱內(nèi)窺鏡檢測準(zhǔn)備工作

1：準(zhǔn)備工作第一步：打開風(fēng)機(jī)齒輪箱的幾個觀察口蓋板：一般來說，風(fēng)機(jī)齒輪箱一共有3-4個左右的觀察口，有的則更多，具體的位置應(yīng)該參照齒輪箱制作圖紙。

2：準(zhǔn)備工作第二步：等待一段時間，散發(fā)齒輪箱中齒輪箱油蒸汽，因為齒輪箱油是有毒有腐蝕，所以我們在檢查過程中需要防毒面具、防護(hù)眼鏡和防護(hù)手套等防護(hù)用品。蒸汽散發(fā)時間一般不小于1個小時，尤其是夏天，到從觀察口看不到明顯的油蒸汽為止。

3：準(zhǔn)備工作第三步：鎖死風(fēng)機(jī)輪轂葉輪機(jī)械鎖，拍下急停按鈕并進(jìn)行剎車操作，防止齒輪箱內(nèi)齒輪在觀察過程中轉(zhuǎn)動。并在控制開關(guān)按鈕附近懸掛停機(jī)維護(hù)的標(biāo)識牌，防止他人誤操作。

三，風(fēng)機(jī)齒輪箱內(nèi)窺鏡檢測部位：

齒輪檢查

檢查各齒輪齒面嚙合松緊程度、齒面光潔度、清潔度，有無接觸壓力過大或潤滑油不充分導(dǎo)致的斷齒現(xiàn)象;檢查齒面疲勞損傷程度、有無滾道的疲勞開裂，有無接觸斑點、干磨、過度磨損以及銹蝕、微點蝕、氣蝕等情況;檢查各級齒輪和箱體的安全裕度。

軸及軸承檢查

檢查高速軸、高速中間軸、低速中間軸、行星輪軸、低速軸在過盈配合間隙及運行過程中產(chǎn)生的內(nèi)部游隙變化;檢查軸系中有無保持架燒傷;檢查軸系由于附加載荷而發(fā)生的軸線的變化、過度位移或非正常運轉(zhuǎn)帶來的磨損、灼傷、熱膨脹等;檢查各個軸系及軸承表面清潔度情況;檢查軸系、軸承與箱體的配合情況。

鍵槽、緊固件、等部件檢驗

檢查鍵槽邊緣有無毛刺，刻痕、細(xì)溝等任何可以產(chǎn)生應(yīng)力集中的因素;檢查連接件、緊固件有無松動，有無摩擦腐蝕現(xiàn)象。

四，常見內(nèi)窺鏡檢查缺陷判定

（1）裂紋。當(dāng)光束照射被檢測物表面，觀測到黑色的或則會亮色線條，且在一定的放大倍數(shù)下，線條有不規(guī)則邊緣時，則判定為裂紋，當(dāng)裂紋較寬時，可探測到探頭的測量影響線會發(fā)生彎折。

（2）起皮。當(dāng)光束平行照射時，觀察到凸起部分背后有陰影;改變光束照射角度，則觀察到表面凸起部分與周圍被檢測物有明顯的界線，判定為為起皮。

（3）凹坑凸起。用光束以一定角度照射時，與周圍被檢物邊界連接，無分界限。離光源近的部分有陰影，離光源遠(yuǎn)的地方有亮影為凹坑。光束以一定角度照射時，與周圍被檢物邊界連接，無分界限。凸起部分有亮影，且背后陰影部分為凹坑。當(dāng)凹坑較深或者凸起較高時候，可測量探頭的測量線會發(fā)生彎曲。

（4）斑點。在光束照射下，觀察到與周圍被觀測物色澤不同的光滑無凹凸表面為斑點。

（5）腐蝕。光束照射下，觀察到塊狀、點狀不光滑表面，在一定放大倍數(shù)下輕微凹凸不平為腐蝕。

（6）齒面疲勞：齒面疲勞是過大的接觸切應(yīng)力和應(yīng)力循環(huán)次數(shù)作用下，輪齒表面或表層下面產(chǎn)生疲勞裂紋，并進(jìn)一步擴(kuò)展造成的齒面損壞，其表現(xiàn)為早期點蝕、破壞性點蝕、齒面剝落和表面壓碎等。

（8）輪齒斷裂：輪齒斷裂是由于作用于輪齒上的應(yīng)力超過極限應(yīng)力，導(dǎo)致裂紋迅速擴(kuò)展，常見的原因是突然性的沖擊超載，軸承損壞、軸彎曲或較大硬物擠入嚙合區(qū)域等造成。

（9）軸承損壞：軸承是齒輪箱中最為重要的部件，在運轉(zhuǎn)過程中，軸承套圈與滾珠體表面之間經(jīng)受交變反復(fù)作用，而產(chǎn)生點蝕、裂紋、表面剝落等，使軸承失效。

（10）斷軸：斷軸是軸在制作過程中沒有消除應(yīng)力產(chǎn)生應(yīng)力集中的原因，在過載或者交變應(yīng)力的作用下，超出了材料的疲勞極限所致，容易產(chǎn)生區(qū)域為不同軸徑的過渡區(qū)域或者為鍵槽、花鍵等部位。

五，檢測過程中的注意事項：

1、有部分齒輪寬度較大，齒輪與齒輪箱殼體之間縫隙較小，使用的內(nèi)窺鏡進(jìn)入縫隙后由于彎曲半徑原因不能進(jìn)入到軸承表面或者軸承滾子之間進(jìn)行觀察。

2、有部分軸承是密封的，也不能使用內(nèi)窺鏡觀察軸承內(nèi)部。

3、行星輪的觀察，由于行星輪架的原因，可能有部分行星輪齒面都不能看到。

4、行星輪的軸承，要根據(jù)行星輪架的機(jī)構(gòu)來分，有的能看部分軸承，有的則全部不能看到。

5、太陽輪的觀察，一般在行星輪架上有觀察孔，可以通過觀察孔去觀察太陽輪的狀態(tài)，但是也只能觀察一部分太陽輪表面。

6、太陽輪軸承由于在行星輪架的中心，一般也不能通過內(nèi)窺鏡看到。

7、對于齒圈不能轉(zhuǎn)動的風(fēng)機(jī)，齒圈由于是不能轉(zhuǎn)動的，所以不能全部觀察到。

8、一般時候剛剛停止運行的齒輪箱溫度比較高，建議等齒輪箱溫度降低之后在進(jìn)行檢驗，如果降溫較慢或者其他原因必須進(jìn)行檢驗，必須保證內(nèi)窺鏡探頭保持在齒輪油的液面以上，不得直接接觸高溫油液，避免損壞設(shè)備。

9、在每次齒輪箱內(nèi)窺鏡檢測過程中，務(wù)必要保持齒輪箱高速軸和低速軸均處于有效剎車狀態(tài)，避免由于齒輪轉(zhuǎn)動損壞設(shè)備鏡頭或者導(dǎo)向線。但是因為風(fēng)機(jī)低速軸鎖定銷與鎖定孔之間是有空隙的。風(fēng)量較大的時候，低速軸即使是鎖定狀態(tài)也會產(chǎn)生輕微轉(zhuǎn)動，傳遞到齒輪箱內(nèi)部齒輪轉(zhuǎn)動量就較大了，所以大風(fēng)天氣要特別注意設(shè)備保護(hù)。

10、在每次打開和蓋上齒輪箱觀察孔的時候，務(wù)必要保證不得將任何東西掉進(jìn)齒輪箱中，不得在打開的齒輪箱視窗孔上方傳遞工具等物品，一旦有任何東西（螺栓、工具，哪怕是細(xì)小的鐵屑等）掉進(jìn)齒輪箱，對齒輪箱都會產(chǎn)生很大的損傷，造成很大的損失。

結(jié)束語：

綜上所述，風(fēng)機(jī)齒輪箱作為風(fēng)機(jī)的關(guān)鍵部件，其質(zhì)量關(guān)系到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的可靠性、安全性。因此，對風(fēng)電齒輪箱加強(qiáng)檢測與管理是極其必要且十分重要的。另外，隨著時代的進(jìn)步，未來對風(fēng)電齒輪箱的檢測方法還需要進(jìn)一步的研究，同時還需開發(fā)新的檢測方式與檢測設(shè)備，確保齒輪箱的運行質(zhì)量。