關(guān)于防止N60機(jī)組齒輪箱機(jī)架竄動(dòng)和報(bào)警裝置的研究

華電風(fēng)力發(fā)電有限公司 黑龍江 哈爾濱 157599

引言

齒輪箱在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的應(yīng)用很廣泛，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組當(dāng)中就經(jīng)常用到，而且是一個(gè)重要的機(jī)械部件，齒輪箱其主要功用是將風(fēng)輪在風(fēng)力作用下所產(chǎn)生的動(dòng)力傳遞給發(fā)電機(jī)并使其得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。通常風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速很低，遠(yuǎn)達(dá)不到發(fā)電機(jī)發(fā)電所要求的轉(zhuǎn)速，必須通過(guò)齒輪箱齒輪副的增速作用來(lái)實(shí)現(xiàn)，故也將齒輪箱稱之為增速箱。主機(jī)架齒輪箱支撐結(jié)構(gòu)，包括底座和第一法蘭，底座內(nèi)腔的兩側(cè)壁上對(duì)稱地設(shè)有兩個(gè)支撐板，兩個(gè)支撐板用于安裝并支撐齒輪箱；支撐板上設(shè)有第一筋板和第二筋板；第一筋板設(shè)置在支撐板靠近第一法蘭一側(cè)并向底座的底部延伸，第一筋板與底座的底面形成第一夾角；第二筋板設(shè)置在支撐板遠(yuǎn)離第一法蘭一側(cè)并向底座的底部延伸，第二筋板與底座的底面形成第二夾角；第一筋板、支撐板和第二筋板為一體設(shè)置并形成平頂拱形結(jié)構(gòu)。通過(guò)將支撐板設(shè)計(jì)成一體設(shè)置的平頂拱形結(jié)構(gòu)，相比支撐板加豎直或傾斜支撐結(jié)構(gòu)，拱形結(jié)構(gòu)合理均勻分散了水平和豎直方向的載荷，以使得支撐結(jié)構(gòu)合理均勻地傳遞齒輪箱的作用力，降低了支撐結(jié)構(gòu)腳趾處的應(yīng)力集中，在滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求的同時(shí)便于重量控制和工藝生產(chǎn)。

根據(jù)主機(jī)架位置的特點(diǎn)，可以嘗試設(shè)計(jì)出一種防止N60機(jī)組齒輪箱機(jī)架竄動(dòng)的機(jī)構(gòu)，制作L型高強(qiáng)度厚鐵板，固定在竄動(dòng)的位置，加裝相應(yīng)的報(bào)警反饋裝置，當(dāng)主機(jī)架有發(fā)生相對(duì)位移的時(shí)候觸發(fā)形成開(kāi)關(guān)，反饋信號(hào)到主控室通知檢修人員。

1 制作機(jī)械擋板結(jié)構(gòu)

圖1 機(jī)械擋板

根據(jù)主機(jī)架位置的特點(diǎn)，可以設(shè)計(jì)出一種防止N60機(jī)組齒輪箱機(jī)架竄動(dòng)的機(jī)構(gòu)，制作L型高強(qiáng)度厚鐵板，固定在竄動(dòng)的位置，加裝相應(yīng)的報(bào)警反饋裝置，當(dāng)主機(jī)架有發(fā)生相對(duì)位移的時(shí)候觸發(fā)形成開(kāi)關(guān)，反饋信號(hào)到主控室通知檢修人員[1]；測(cè)量主機(jī)架本體得到以下數(shù)據(jù)量：

（1）安裝螺栓的螺帽直徑24mm，長(zhǎng)度30mm；

（2）兩個(gè)螺栓之間的中心孔距是170mm;

（3）螺栓中心孔到邊界的距離27mm；

（4）螺栓中心孔到主機(jī)架固定螺栓的距離35mm；

（5）主軸上下的邊界尺寸是300mm，左右的尺寸400mm。

按照測(cè)量尺寸制作L型高強(qiáng)度后鐵板：與主機(jī)架相接觸的位置在L型鐵板內(nèi)側(cè)中心處附近焊接高強(qiáng)度彈簧，目的是當(dāng)主機(jī)架發(fā)生竄動(dòng)時(shí)可以推動(dòng)帶有彈簧的長(zhǎng)螺桿向前移動(dòng)，彈簧的長(zhǎng)度受到上面測(cè)量數(shù)據(jù)的影響，最佳尺寸是27mm。

2 反饋信號(hào)

當(dāng)主機(jī)架發(fā)生竄動(dòng)時(shí)，主機(jī)架推動(dòng)L型鐵板內(nèi)側(cè)中心處附近焊接高強(qiáng)度彈簧，螺桿發(fā)生移動(dòng)，螺桿上靈敏度可調(diào)節(jié)的螺母帽（墊片和螺母焊接組成）就會(huì)觸發(fā)行程開(kāi)關(guān)，使常閉觸點(diǎn)變成常開(kāi)，該回路內(nèi)的24V因此消失，風(fēng)機(jī)柜內(nèi)的服務(wù)功能模塊7.18的13口失去24V電壓，觸發(fā)機(jī)組停機(jī)顯示服務(wù)模式，主控監(jiān)盤(pán)人員發(fā)現(xiàn)后，通知檢修人員登機(jī)查看齒輪箱機(jī)架是否發(fā)生竄動(dòng)；就算齒輪箱主機(jī)架已經(jīng)發(fā)生相對(duì)竄動(dòng)，也會(huì)由于安裝的鐵板阻止其更進(jìn)一步發(fā)生位移變化。

3 產(chǎn)生價(jià)值

應(yīng)用到這種報(bào)警裝置，一旦齒輪箱機(jī)架發(fā)生竄動(dòng)，機(jī)組能夠及時(shí)停機(jī)，監(jiān)控人員無(wú)法復(fù)位，必須上到機(jī)艙檢查，可將小范圍的竄動(dòng)進(jìn)行人工修復(fù)，不至于缺陷擴(kuò)大化，安全隱患也會(huì)大大降低；目前該裝置已經(jīng)在華富穆棱風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)推廣應(yīng)用，該裝置也可應(yīng)用到其他易發(fā)生機(jī)械竄動(dòng)得風(fēng)電機(jī)組；已經(jīng)采用新工藝實(shí)際解決隱患23臺(tái)次。單機(jī)直接節(jié)省工程外包費(fèi)用80余萬(wàn)元（雇用吊車費(fèi)和更換大部件費(fèi)用），單臺(tái)機(jī)組平均故障處理時(shí)間節(jié)省30天（發(fā)生大部件損壞，從采購(gòu)、招標(biāo)、進(jìn)場(chǎng)、安全考試、調(diào)試、驗(yàn)收所用到的時(shí)間），每天的平均發(fā)電量3600kW（按照可研年平均風(fēng)速6.5m/s和N60的功率曲線150kW），一度電的上網(wǎng)電價(jià)0.72元，單機(jī)間接電量收益7.7萬(wàn)余元。累計(jì)創(chuàng)造效益近87.7萬(wàn)元。經(jīng)過(guò)新工藝的實(shí)施，解決了運(yùn)行15年的N 60機(jī)組在齒輪箱機(jī)架竄動(dòng)由外來(lái)單位入場(chǎng)進(jìn)行外包的局面。

4 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)風(fēng)電機(jī)組的故障，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和機(jī)械機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，結(jié)合工作的實(shí)際情況，制作相應(yīng)裝置，經(jīng)過(guò)近幾個(gè)月的觀察數(shù)據(jù)，在未出現(xiàn)過(guò)齒輪箱機(jī)架竄動(dòng)，定期對(duì)裝置進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)觸發(fā)報(bào)警信號(hào)。