风电齿轮箱结构故障分析.ppt

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1、风电齿轮箱结构类型与工作原理及其维护、使用和故障分析概述风力发电机组由叶片、增速齿轮箱、风叶控制系统、刹车系统、发电机、塔架等组成。其中增速齿轮箱作为其传动系统起到动力传输的作用，使叶片的转速通过增速齿轮箱增速，使其转速达到发电机的额定转速，以供发电机能正常发电。因此增速齿轮箱设计及制造相当关键。同时风力发电机组增速齿轮箱由于其使用条件的限制，要求体积小，重量轻，性能优良，运行可靠，故障率低。随着风电行业的发展，更多更大功率的机组投入商业化运营，因而其维修费用更高。虽然世界上著明的齿轮箱制造企业，如德国的Renk公司，Flender公司，JA/KE公司，Eickhoof公

2、司以及一些中小企业在这方面都作了研究，并且有的企业也付出了很大的代价，但目前世界风电行业所用增速齿轮箱仍然事故较多。因此，采用先进技术，分析其它企业失败的原因，总结和吸收以往开发其它项目齿轮箱成功的经验，研制高技术性能，高可靠性和良好的可维修性的增速齿轮箱是兆瓦级风力发电机组的关键技术保障。一、风电齿轮箱的传动结构类型与工作原理600KW齿轮箱1600KW齿轮箱2800KW齿轮箱1800KW齿轮箱21000KW齿轮箱1500KW齿轮箱齿轮箱工作原理（以600KW齿轮箱为例）齿轮箱的结构原理图见上图。结构上采用行星—平行轴混合传动的紧凑结构；低速级转速低，扭矩大，采用行星传

3、动，且主要以太阳轮浮动均载为主。第二级、第三级扭矩小得多，采用斜齿传动，能有效的保证叶尖高压油通道。其具体原理为：首先，通过风带动叶片转动，叶片把转速传到输入轴（1）上。通过输入轴（1）上的花键把力矩传到行星架（2）上，行星架通过内齿圈（3）行星轮（4）和太阳轮（5）组成的行星传动传到太阳轮（5）上，太阳轮（5）通过另一端的花键把力矩传到大齿轮（6）上，大齿轮（6）通过齿轮传动把力矩传到齿轮轴（7）上，齿轮轴（7）通过轴上的大齿轮把力矩传到输出轴（8）上。输出轴（8）通过输出轴轴伸端把力矩和转速传到发电机上，供发电机发电。二、齿轮、轴承润滑机理齿轮和轴承在转动过程中它们实

4、际都是非直接接触，这中间是靠润滑油建成油膜，使其形成非接触式的滚动和滑动，这时油起到了润滑的作用。虽然它们是非接触的滚动和滑动，但由于加工精度等原因使其转动都有相对的滚动摩擦和滑动摩擦，这都会产生一定的热量。如果这些热量在它们转动的过程中没有消除，势必会越集越多，最后导致高温烧毁齿轮和轴承。因此齿轮和轴承在转动过程中必须用润滑油来进行冷却。所以润滑油一方面起润滑作用，另一方面起冷却作用。对于风电齿轮箱，对于所有的齿轮和轴承我们都要采用强制润滑。原因有：1、强制润滑可以进行监控，而飞溅润滑是监控不了的。从安全性考虑采用强制润滑。2、现在风电齿轮箱功率越来越大，其功率损耗也越

5、来越大，因此飞溅润滑已经满足不了冷却的作用。这是需要进行强制润滑。下为润滑实例：（以1500KW齿轮箱为例）三、风电齿轮箱的损坏类型及其判断损坏部件故障比例（%）损坏表现形式齿轮60断齿、点蚀、胶合、磨损、疲劳裂纹、其他轴承19烧伤、滚珠脱出、保持架变形轴10断裂、磨损箱体7变形、裂开紧固件3断裂油封1磨损上表中列举了齿轮箱中各类零件损坏的百分比。由表可见，在齿轮箱中齿轮本身的故障所占比重大，为60%。说明在齿轮传动系统中齿轮本身的制造、装配质量及其运行维护水平是关键问题。齿轮在机械加工中是一种高度复杂的成形零件，而在高速、重载下运行的齿轮，其工作条件又相对比其他零部件恶

6、劣。四、风电齿轮箱的使用、维护和检查以1500KW齿轮箱为例说明：1、运行前的检查：1.1安装完后，所有多余材料、工具、安装用的工装设备都应拿走。1.2连接螺栓是否拧紧。1.3齿轮箱壳体的连接螺栓是否拧紧。1.4手动盘车有无阻滞现象。1.5油量是否达到油标刻度。从减速箱的通气帽处加入规定的清洁润滑油，注油时用不少于80目的滤网过滤，以防杂物进入箱内。滑油用量约260L。2、试运转齿轮箱出厂前已进行过空载试验，建议用户在齿轮箱首次运行前10小时内注意下列事项：检查齿轮、轴承供油是否正常，吸油是否畅通。在运转过程中，每30分钟记录一次油温及轴承部位温度。注意齿轮箱有无异常声响

7、，检查箱体各接合面和各可能的泄漏点是否渗油，并及时采取措施，排除故障。在总计运行10小时后，检查机座螺栓和各连接部位螺栓，必要时予以紧固，检查所有可能的泄漏点；检查油位，必要时补充润滑油。3、润滑系统使用要求润滑油牌号：MobilSHCXMP320润滑系统由供油装置、过滤系统、油/风冷却装置及中间连接管路组成。控制原理图如图：3.1控制要求：机组未启动时若油温⑩低于10℃时，电加热器②启动，电动泵③每隔30分钟启动工作5分钟。油温⑩高于15℃，电加热器②停止加热，电动泵③工作，机组启动。机组启动温度必须在油温⑩高于10℃。电动