风力发电机组齿轮箱故障分析课件

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1、Gamesa机组齿轮箱故障原因分析Sunday,September19,2021Gamesa机组简介G52/58机组为典型的“丹麦设计”风电机组水平轴三叶片上风向主动偏航变桨距功率调节双馈式变速恒频控制2Gamesa机组简介机组采用常见的“一字型”布置形式,为保证变桨系统的安装位置，齿轮箱输出轴在机组的左侧，与发电机相连，主轴采用双轴承设计。3故障现象现场巡检中，在塔架下部听到机舱发出很大的异常声音。停机进入机舱检查发现：转速到350RPM左右时，齿轮箱壳体与输入轴相对前、后轴向窜动，蹿动量为3-5mm左右；在行星轮外齿圈处有很大的“咕咚、咕咚”撞击声音，声音

2、均匀而且连续，异音和撞击同步出现。4故障初步分析根据齿轮箱声音大小和撞击位置手感检查，初步判定齿轮箱行星轮位置有故障；齿轮箱观察孔无法观察到行星齿部分；受齿轮箱结构限制，内窥镜也无法观察；齿轮已出现故障，齿轮油监测无法判断故障部位；采用振动监测可初步判断故障部位；5振动监测分析测试仪器：便携式离线振动监测设备测试状态：机组并网运行，发电机转速：860－1200rpm左右；发电功率：40－120kW左右；记录数据：传动系统的多点的振动频率、幅值与加速度；发电机实时转速；机组实时输出功率；实时风速；6振动监测分析记录机组实时输出功率与实时风速的原因：采用便携式振动监

3、测仪，仅两个记录通道，无法同时测量多点的数据，必须保证各点测量时机组转速较接近；双馈机组在8－10m/s区段转速变化较快，为保证测量的准确性，记录功率和风速可以在对转速的变化值进行校验；7振动监测分析测点布置如图，共11点；8振动监测分析各采集点理论上均应位于轴承座6点钟位置（承载区）上，可是个别位置由于传感器安放不方便只能做到尽可能接近承载区。采集并分析的振动参数为以下两种：速度频谱：检测由于如松动、不平衡和不对中等低频振动故障；监测和确认轴承、齿轮缺陷阶段。加速度包络线谱：齿轮啮合，轴承早期缺陷，润滑不良，重复性冲击等问题。9振动监测分析10振动监测分析从数

4、据结果推算太阳轮轴转速=45r/min中间轴转速=330r/min输出轴转速=930r/min结合监测记录，输出轴转速为984r/min，由于风力机组处于低负载运行状态，转速变化快，认为两个结果一致；初步诊断为行星轮轴承出现问题，该故障处于严重阶段。11振动监测分析12振动监测分析从上图中可以看到齿轮箱故障已经影响到机舱大幅度轴向振动。齿轮箱振动总值＝29.11mm/s，13故障原因初步分析主轴箱轴承故障当主轴箱内双列滚子轴承工作游隙增大时，轴承外圈被轴承座和端盖所固定无法移动，主轴会带动轴承内圈轴向窜动，这种缺陷在转动设备中运行中很常见。由于主轴和齿轮箱低速输

5、入轴被胀紧套连接为一个相对刚性整体，主轴前后窜动会通过胀紧套将力矩传递给齿轮箱行星轮，行星轮轴向蹿动撞击齿圈和端盖发出异音，同时行星轮前后轴承内、外圈位移增大而S值超标损坏。14故障原因初步分析紧急刹车造成行星轮齿轮损坏行星轮和外齿圈曾经在其它的多种机型上，发生过因为紧急刹车造成行星轮断齿损坏，最后外齿圈断齿与行星轮抱死的恶性事故。分析其原因一方面是制造工艺不良、材质选用不当、装配工艺差等制造装配问题；另一方面风力机紧急刹车时会使行星轮承受较大的扭力矩，频繁紧急刹车会在齿轮受力疲劳损伤后，发生行星轮断齿、轮齿剥光、外齿圈断齿等故障，进而损坏行星轮轴承。15故障原

6、因初步分析变桨液压缸故障变桨液压缸利用螺栓固定在齿轮箱尾部与其成为一个整体，变桨杆一端在液压缸内与活塞连接，一端穿过齿轮箱二级套管与轮毂内三脚架超级螺母连接固定。液压系统油质脏、比例阀故障、缸体活塞磨损泄油，都会使变桨液压缸供油压力发生急剧变化，压力作用于活塞造成液压缸体带动齿轮箱一起振动。箱体和轴承座为整体铸造件，箱体前后窜动必然会使轴承外圈和轴承座之间位移磨损，进而损坏轴承及轴承座。16修复方案根据故障分析结果，制定了修复方案：对可能的故障点进行进一步检查；更换备用齿轮箱，尽快恢复机组运行；对损坏齿轮箱进行解体检查；落实轴承损坏的具体原因17检查结果检查点：

7、主轴箱体检查结果：塞尺检查主轴箱安装侧隙不大于安装要求0.50mm，外观和力矩检查地脚螺栓无松动，安装标记线清晰完整；外观和力矩检查主轴与轮毂连接螺栓无松动，轮毂连接法兰无明显裂纹和缺损；外观和力矩检查主轴箱端盖螺栓无松动，螺栓弹簧垫圈完好无断裂,主轴箱轴承端盖无裂纹和漏油。主轴箱壳体无裂纹和其它缺陷,塞尺检查主轴和齿轮箱输入轴间隙不大于1mm；由于主轴箱无法解体检查轴承，主轴的飘偏度和同心度无法检查，打开轴承端盖检查轴承侧面，确认油脂颜色正常无焦糊现象，滚动体无伤痕，轴承座完好无磨损痕迹，轴承内圈挡圈环无变形损坏、固定牢固。18检查结果检查点：胀紧套检查结果：

8、锥形胀紧套（内套）与轴接