兆瓦級風機增速齒輪箱空心管漏油的改進方案探討

呼木吉樂圖　童正

摘要：在風電機組中，增速齒輪箱是一個重要的機械部件，主要功能是將風輪產(chǎn)生的動力傳遞給發(fā)電機，使其得到相應(yīng)轉(zhuǎn)速。本研究以MY1.5MW風電機組為例，介紹了增速齒輪箱空心管漏油問題的改進原則和方法，確保風電機組安全穩(wěn)定運行，提高電力生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：風機;增速齒輪箱;空心管;漏油;改進方案

結(jié)合工程實踐，風機增速齒輪箱漏油，主要是外部件漏油（管接頭或螺塞沒有擰緊，沒有嚴格按照裝配工藝要求裝配等）、輸入端漏油（潤滑油用量過多、輸入端處密封損壞等）、結(jié)合面漏油（齒輪箱過載、螺栓及銷松動、密封圈損壞、密封膠未涂抹均勻等）三種情況。其中，增速齒輪箱空心管漏油，屬于輸入端漏油，會影響整個設(shè)備的運行狀態(tài)，需要采取技術(shù)改進方案^[1]?？紤]到風電機組的工作環(huán)境惡劣，且工作狀態(tài)不穩(wěn)定，控制槳葉能避免發(fā)生超速飛車事故，因此解決漏油問題非常重要。

1.項目概況

MY1.5MW風電機組，風機額定電氣功率為1500 kW，額定機械功率為1663 kW，功率控制通過變槳距完成;額定速度是16.6～20.3min^-1，輪轂高度是80/75 m、65/70 m、100 m。針對該風機的輪轂大線進行改造，主要工作是：①使用集成式電纜替換原機組的分散式電纜;②對傳動箱空心軸的漏油問題進行滑環(huán)端部防護，增加防油密封裝置，避免油水滲漏對滑環(huán)的侵害;③在輪轂側(cè)中控箱上增加集束式電纜固定卡子，防止電纜隨輪轂轉(zhuǎn)動時晃動。該改造方案在安裝和檢測過程中非常簡單，易于操作，且安裝防油密封裝置的時候更加可靠。

2.兆瓦級風機增速齒輪箱空心管漏油改進原則

針對漏油問題的處理，首先詳細檢查漏油部位，使用清洗劑清洗，去除原有的油跡;然后觀察具體的漏油部位，評價嚴重程度;最后應(yīng)將內(nèi)部油液排干，再開始維修作業(yè)。施工時遵循以下幾點原則：①盡量在機艙內(nèi)完成改進工作，避免將齒輪箱吊至地面，以降低成本、縮短時間，提高設(shè)備可利用率。②新增的零部件，應(yīng)方便加工制作、裝配調(diào)整和拆卸。③注意保護原零部件，減少損傷情況。④空心管內(nèi)的任何部位漏油，要及時清理、避免污染滑環(huán)。⑤改造后，降低增速齒輪箱空心管故障率，延長風機的使用壽命^[2]。

3.兆瓦級風機增速齒輪箱空心管漏油改進方案

整個改進過程，就是將原有散裝電纜拆除，將集成式組合電纜、端部防油密封裝置、接油裝置安裝到位，連接動力、控制和通訊電纜，并在調(diào)試后運行。

3.1 硬件設(shè)備

本次改進工程，使用的硬件設(shè)備主要有集成式組合輪轂電纜、端部防油及接油裝置，規(guī)格型號及數(shù)量見表1。

第一，集成式組合輪轂電纜技術(shù)要求。①組合電纜的結(jié)構(gòu)特點見表2。②電氣性能參數(shù)：動力電纜電壓為0.6/1 kV，信號電纜電壓為0.45/0.75 kV，通訊電纜電壓為300/300 V。③絕緣層：使用耐低溫型（-40℃～70℃）的PVC復(fù)合物。④護套：使用耐低溫型（-40℃～70℃）的耐磨防油型PUC復(fù)合物。⑤線纜直徑：纖芯成纜直徑是32～34mm，組合線纜直徑是42～43mm。⑥外層防護：根據(jù)現(xiàn)場需要，如果齒輪箱空心軸內(nèi)的防護管破損，必須拆除原防護管;在集成電纜外層加裝波紋管防護層，波紋管防護層兩端使用熱縮管固定，且固定在波紋管上的熱縮管長度應(yīng)>1。

第二，防油密封裝置。在空心軸與滑環(huán)端部連接之間，安裝防油密封裝置，避免泄漏的污油進入滑環(huán)端部連接器內(nèi)。安裝防油密封裝置時，不能改變原滑環(huán)安裝的結(jié)構(gòu)和布局，并且要設(shè)置排油口結(jié)構(gòu)，防止空心軸的污油因高溫等原因，造成的壓力油氣對部件密封的進一步破壞^[3]。

3.2 施工技術(shù)要點

第一，開展任何工作之前，風機至輪轂艙的所有電源、控制和通訊必須與電網(wǎng)隔離，同時將高速剎車鎖定。使用萬用表確認機艙柜至輪轂艙400VAC動力電源、24V輔助電源、UPS電源回路已經(jīng)斷開。

第二，將滑環(huán)本體拆除。將滑環(huán)前端頭內(nèi)的連接器活動框架和主電源模塊拆除，注意拆除前拍照，做好標記及記錄。拆除滑環(huán)前端頭和密封法蘭。

第三，將集成式組合電纜外部套上波紋管，端部用熱縮管縮緊，然后鎖緊在防油密封的葛蘭內(nèi)。電纜穿過空心軸，按照各電纜定義，重新連接固定，并進行二次確認。

第四，安裝防油密封結(jié)構(gòu)，防水接頭朝向齒輪箱?；謴?fù)前端頭內(nèi)的連接器模塊。對輪轂大線兩端進行二次校線通斷測試，相間絕緣測試，確保電纜安裝的正確性。鎖緊防油密密封的防水螺母。把滑環(huán)前端頭、防油密封裝置和齒輪箱空心軸安裝到一起?；謴?fù)安裝滑環(huán)本體。

第五，送電后對風機進行啟機自檢。

第六，將清理垃圾運出塔筒，拉回站區(qū)處理。拆除舊線纜時不允許破壞，包括接線針，將拆下的舊線纜清理干凈盤好歸還到甲方入庫。

3.3 驗收標準

本次改進工程完成，由甲方組織驗收工作，驗收項目及標準如下：①電纜安裝固定良好，無結(jié)磨現(xiàn)象;②各通道插針位置正確，導通良好;③各通路導線相間絕緣以及對地絕緣良好;④防油密封裝置安裝穩(wěn)定，葛蘭與集成式電纜之間嚴格密封緊固可靠;⑤防油密封裝置與接油盤之間以及回轉(zhuǎn)部件之間無結(jié)磨及其它不安全因素;⑥風機啟動運行，并通過收槳指令試驗。

4.改進成果

改進后，風機啟動正常，各項驗收標準均通過。觀察增速齒輪箱空心管部位，沒有發(fā)現(xiàn)漏油現(xiàn)象，整個機組運行正常，滿足發(fā)電要求。

5.結(jié)語

綜上所述，增速齒輪箱是風電機組的重要組成部分，能將風輪產(chǎn)生的動力傳遞給發(fā)電機從而得到轉(zhuǎn)速。針對增速齒輪箱空心管漏油問題，文中從改進原則、硬件設(shè)備、施工技術(shù)要點、驗收標準四個方面，闡述了改進方案的實施。結(jié)果顯示風機啟動正常，各項驗收標準均通過，空心管漏油現(xiàn)象得到解決。

參考文獻：

[1]吳周盛.某風電場齒輪箱故障分析[J].華東科技（綜合），2018，（8）：303-303.

[2]馬志龍.風力發(fā)電機組齒輪箱監(jiān)測與故障診斷技術(shù)探討[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2020，（24）：3690.

[3]范偉，劉鑫.基于ADINA的風機增速箱冷卻系統(tǒng)分析[J].機械，2012，39（4）：44-46，66.