风机齿轮箱的 使用和维护

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风力发电机齿轮箱的使用与维护

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王朝阳

一、基本原理及结构

风力发电机是将风能转化为电能的机械装置。目前可分为：有齿轮箱和无齿轮箱两类风力发电机。商业化的风力发电机以有齿轮箱的居多。齿轮箱是风机中的一个重要部件，它承担着将风轮的转速增加到发电机转速的任务，所以该齿轮箱也称为增速齿轮箱。

风力发电机用齿轮箱种类繁多，从传动方式来分，齿轮箱可划分为行星齿轮箱，平行轴齿轮箱，混合式（行星+平行轴）齿轮箱。

行星齿轮箱：如万电600KW为两级行星结构。

平行轴齿轮箱：如浙江机电院的250KW风机为两级平行轴结构，美德660KW为三级平行轴功率双分流结构。

混合式：该类齿轮箱为使用最广泛的结构类型，图1.1为其典型结构图。具体可分为：

1．金风600KW、Vestas V47、Nordex N43、保定惠阳1000KW等均为此类结构----一级行星（NGW）+两级平行轴结构；

2．金风750KW，浙江机电院750KW为一级行星（NW）+一级平行轴结构； 3．大重1500KW为两级行星（NGW）+一级平行轴结构。

图1.1 齿轮箱结构简图

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叶轮的转矩通过主轴传入齿轮箱行星架，行星级的太阳轮通过花键与平行级相联，经平行级齿轮将转矩传给发电机。

二、齿轮箱的使用与维护

在风力发电机中，齿轮箱是最重要的部件之一，也是目前故障率最高的部件之一，正确的使用与维护可以减少故障率，延长其使用寿命。 1. 齿轮箱的安装

1.1通常齿轮箱厂家在供货时为整体供货，在现场不必进行重新解体装配。 1.2齿轮箱起吊时应有防护措施，防止其表面被钢丝绳等物碰伤。

1.3 齿轮箱的输出轴（高速轴）采用联轴器连接，安装时应严格找中，其对中误差必须控制在弹性联轴器允许值的下限以内，一般应≤0.20mm，角度误差≤30″。（弹性联轴器允许的对中偏差是用于补偿在工作过程中由于受载、温升和离心力所产生的变形，及无法避免的制造和对中偏差的并不是安装的允许偏差,要求安装的允许偏差≤0.05mm）。

1.4 往齿轮箱上装配连接件及附件时，不允许用锤子敲打。

1.5 对输入空心轴安装时，与之相配的主轴上的油应擦干净。收缩盘的装拆按GB5867-86的有关要求执行。结合面、螺栓是否涂润滑剂应严格按厂家的要求执行。 2．冷却与润滑

风电齿轮箱通常采用油池润滑与强迫润滑相结合的混合润滑方式。电机泵从齿轮箱中抽油,经过滤器进入风冷系统,然后进入齿轮箱润滑齿轮与轴承。

2.1 推荐润滑油牌号：Mobil SHC XMP320或性能相当的合成油。 2.2 油泵与冷却系统

推荐供油压力0.06~0.6MPa。当油压低于0.06MPa时系统停机，检查润滑油路。齿轮箱应配有相应的风冷系统，在油温高于45°时对润滑油进行冷却。

2.3 箱体存油量：

齿轮箱在正常工作状态下，油位应在油标中线附近，应对油位进行检测。齿轮箱加油应在静止状态下进行。齿轮箱在运行时，由于齿轮搅油、与油管充油，油位将下降。此时不能向齿轮箱内加油，以防停机时齿轮箱漏油。

2.4 换油

在运行2500小时或每6个月后，对油质进行如下检查，如有问题则应换油： 观察有无水和乳状物；

检查粘度与原来相比，如差值超过20%或减少15%，说明油失效； 检查不溶解物，如超过0.2%，则应换油或过滤； 抗乳化能力检验以发现油品是否变质；

如油过滤精度为25μ或更细时，应检查添加剂成份是否下降。

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以上对油的检测，仅为一般要求，具体的可向各油品公司咨询。

3.启动与运行

3.1在风机初次运行时，应对齿轮箱进行如下检查，确认无误时方可进行试运行： 3.1.1安装位置的准确性； 3.1.2紧固件紧固的可靠性；

3.1.3齿轮箱中的油面高度是否符合要求，油的牌号及粘度是否符合要求； 3.1.4叶轮、发电机转向是否正确；

3.1.5联轴器防护罩、接地线及其防护装置是否装好。 3.1.6对润滑系统、冷却系统及监控系统需检查： 管路联接的正确性；

管路联接的各紧固件紧固的可靠性； 油泵转向的正确性；

压力表、监测仪表、控制装置、开关等是否牢固可靠； 3.2 运行

启动前应先开启齿轮箱油泵，使油循环润滑3~5分钟，检查无异常再启动齿轮箱。如环境温度低于5℃时，应对齿轮箱内部油进行预热至8℃以上方可小负荷启动(有些低温型风机要求油温加热到-15℃时即可启动润滑系统)。运行过程中，应对高速轴的两个轴承油温进行监控，当轴承温度达80℃时报警，达85℃时应停机检查原因。

4. 齿轮箱的维修保养

4.1 应保持润滑系统清洁，采取措施防止灰尘、湿气及化学物质进入齿轮及润滑系统，下列情况应特别加强对油的检查分析：

① 环境温度引起箱体内壁产生水珠，使油污染形成沉淀； ② 齿轮箱内油的温度经常在80℃以上； ③ 因间断性的重载引起油温急速上升之后冷却； ④ 齿轮箱在极度潮湿的情况下工作； 4.2 检查到齿轮箱油位过低时，应及时补油；

4.3 若齿轮箱长期停用，每周应使齿轮箱运转10分钟，目的是为了让齿轮和轴承部分沾上油，防止湿气在零件上凝结，否则应按长期储存要求进行防锈保养；

4.4 运输、存放

齿轮箱运输、存放时应放置在木制支架上或平滑干燥的基础上，请勿直接放在水泥地面上。运输时应进行可靠的固定，防止撞击，防止轴转动。齿轮箱可利用箱体上的吊耳起吊。

齿轮箱严禁在室外存放，其防腐期通常为在室内存放6个月。存放期超过允许的防腐期时应重新进行防腐处理。

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如齿轮箱外表面重新涂漆时应防护好输入轴处的骨架式油封，已免油漆中的溶剂和橡胶接触后会引起橡胶老化，而导致漏油。

4.5 齿轮箱的定期检查

对运行的齿轮箱应进行定期的检查并建立台帐，及时发现问题，以免造成更大的破坏。检查项目整理如下：

4.5.1 主轴与齿轮箱的连接，或轮毂与齿轮箱的连接； 4.5.2 齿轮箱的噪音有无异常； 4.5.3 油温、油色、油位是否正常； 4.5.4 润滑冷却系统是否有泄漏； 4.5.5 箱体外观是否异常； 4.5.6 过滤器是否需要更换；

4.5.7 定期要求油品公司对润滑油进行化验； 4.5.8 检查弹性支撑是否老化； 4.5.9 各螺栓是否松动；

4.5.10 打开观察盖板，检查齿轮啮合情况； 4.5.11 高速轴刹车盘处的联结情况； 4.5.12 各传感器、电加热器是否正常工作

三、齿轮箱的常见故障及处理

齿轮箱常见故障有油温高、轴损坏、轴承损坏、漏油、齿轮损坏等，为方便使用列表如下。

表1 故障分析表

故 障 应检查的内容 1.齿轮箱过载 2.冷却系统 3.油面高低 4.过滤器是否畅通 5.空气滤清器 6.润滑油牌号 8.润滑油质量 9.油润滑系统 10.联轴器对中

应 采 取 的 措 施 降低负荷或换大容量齿轮箱 检查润滑液流量,冷却器及空气过滤系统 油箱内油面是否太低 检查过滤器是否畅通，是否需要更换滤芯 应通畅,要求定期在溶剂内清洗 按说明书规定,否则应换油 端盖内的迷宫式密封是否与轴相擦 查看油是否有氧化、灰渣含量,如有问题则换油并清洗过滤器 应保证油泵工作正常、油流顺利、检查油压检测装置应无故障,油泵不应吸入空气 拆开联轴器,检查对中,必要时重新对中 76

温升太高 7.油封 风电场安全生产及新项目生产准备培训班 风力发电机齿轮箱的使用与维护

11.联轴器轴向距离 12.齿轮箱转速是否过高 轴损坏 4.齿轮箱是否过载 能 轴承损坏 7.轴承中是否有磨损 漏 油 2.各排油孔是否通畅 3.油封 4.油压太大 5.箱体及端盖 6.油位 4.箱体扭曲变形 5.齿轮箱是否过载 1.轮齿磨损以至失效 3.齿面接触 齿轮磨损 2.侧隙不合适 1.空气滤清器是否通畅 1.齿轮箱是否过载 2.动平衡量是否太大 4.联轴器对中 5.联轴器横向距离 6.轴承润滑是否正常 1.所用联轴器类型 2.联轴器对中 3.动平衡量是否太大 调节设备间的间隙,以减少轴向压力 降低转速或更换能承受更高速度的齿轮箱 联轴器是否可提供一定挠性及允许横向位移 必要时重新对中 减少联轴器的不平衡量,在现场更换联轴器后应重新做动平衡 降低负荷或换新齿轮箱 性能进行重新测定 见“温升太高”第1条 见“轴损坏”第3条 见“温升太高”第12条 见“温升太高”第10条 见“温升太高”第11条 见“温升太高”第2、3、7、8、9条,润滑不正常会使轴承过渡磨损 磨粒使轴承磨损,采取措施防止磨粒进入轴承,应进行彻底清洗并换新油 空气滤清器应清洁通畅,必要时放在溶液中清洗 检查各排油口,特别是自端盖回箱体的回油口 检查端盖处密封圈是否损坏 检查润滑系统中溢流阀是否损坏 拧紧端盖及箱体处螺栓,如仍漏油,拆掉端盖或上箱体,清洗相配合表面并涂以密封胶 齿轮箱油位是否过高 通知制造厂 通知制造厂 检查齿面接触,应大致在中部,有齿向修正时,偏向啮入端,并检查轴承的情况 检查箱体刚度 见“温升太高”第1条 见“温升太高”第6条及第8条 见“温升太高”第9条 见“温升太高”第10条

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5.轴的化学成分与机械性必要时应请有关部门对轴的化学成分与机械轴承损坏 3.轴承温度太高 齿轮磨损 6.润滑油牌号 7.油润滑系统

8.联轴器对中

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齿轮磨损 9.联轴器轴向距离 10.转速过高 生锈 见“温升太高”第11条 见“温升太高”第12条 齿轮箱运转,长期储存在有灰尘及潮湿的环境中会使齿轮生锈,如发现有水气灰尘应拆开齿轮箱，检查损坏零件,彻底清洗或更换它 11.是否由于进水或湿气而防止水及湿气进入润滑系统,储存期间应常让12.齿轮是否暴露于有磨粒见“轴承损坏”第7条 的物质中 振 动 1.振动越来越大 噪 音 见“齿轮磨损”第1至第12条, “轴承损坏”第1至第7条,检查箱体及基础有无变形 1.声音不正常或噪音越来见“齿轮磨损”第1至12条。“轴承损坏”第越大

另外，在风力发电机各传感器接线时应仔细，切防因接错而出现误报警。如：在风机中曾出现过将电机的温度传感器接在了齿轮箱上，从而将电机的温度认为是齿轮箱的温度而报警，引起风机停机。

1至7条 四、变桨、偏航齿轮箱简述

通常在风机中还存在两种小齿轮箱---变桨、偏航用齿轮箱。它的运行与维护相对于主齿轮箱来讲要简单的多。这里仅对这两类齿轮箱的运行与维护作简单的介绍。

透 气 帽 黄油孔 放油孔 黄油孔 图4.1典型的变桨、偏航用齿轮箱外行图

变桨、偏航用齿轮箱大多为多级行星结构，有的会用一级锥齿轮来降低齿轮箱的高度，速比在110到2000之间。图4.1为其典型外形图。 其运行与维护的重点概括如下:

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1. 该类齿轮箱输出小轮与其安装法兰有偏心量，安装时依靠其偏心量来保证小轮啮合处的侧隙。

2. 齿轮箱上通常不设吊耳，在起吊齿轮箱时要注意不要碰坏透气帽与黄油嘴。 3. 若使用电机上的吊耳起吊齿轮箱，需要取得电机厂或齿轮箱厂的同意，以防电机受到破坏。

4. 该类齿轮箱的油位都很高，当发现齿轮箱有漏油现象时，要及时补充油或更换齿轮箱，以防造成更大的破坏。

5. 齿轮箱上的黄油嘴是用来润滑轴承或密封齿轮油用的，需定时压注新油（通常6个月加一次）。

6. 该类齿轮箱油封通常为骨架式油封，如果在两个骨架式油封之间有观查螺孔，要定时旋下螺塞观查第一个油封是否漏油，以便尽早掌握油封的老化情况。

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