胡殿昊　李（lǐ）佳明　高偉
（沈陽華創風能有限公（gōng）司）

　　摘　要：目前，齒輪箱故障在風力發電機組故障占據（jù）著很大（dà）部分，齒輪箱作為雙饋型風力發電機組的核心（xīn）部件，其損壞不僅會大（dà）大增加維修費用、運輸費（fèi）用和吊裝費用，還會帶來巨大的電量損失。因此，對風力發電機組齒輪箱常見的故（gù）障（zhàng）進行分析（xī）和檢（jiǎn）測，對提前預防故（gù）障具有非常重要的現（xiàn）實意義。據此本文對風力發電機組齒輪箱常見（jiàn）的故障及檢測方法進（jìn）行了具體分析（xī）。
　　關鍵詞：風力發（fā）電機組；齒輪箱；故障分析；檢測方法
　　一、風力發電機組齒輪箱（xiāng）常見的（de）故障
　　風力發電機組（zǔ）齒輪箱在正（zhèng）常運轉過程中（zhōng），受齒麵齧合（hé）時承受的荷載（zǎi）不均勻（yún）和輪齒齧入、齧出的（de）衝擊，都會直接導（dǎo）致故障。據此，筆者對（duì）一些常見的故障進行了具體分析（xī）。
　　（一）膠合
　　膠合（hé）是相齧合齒麵在齧合處的邊界膜被破壞，導致接觸齒麵（miàn）金屬熔焊而撕落齒麵上的金屬現象。導致（zhì）其（qí）產生的（de）原（yuán）因主（zhǔ）要是因為在重載和高速（sù）傳動下，齒輪箱在齒麵高溫齧合區產生的潤滑不良或者幹澀，導致齧合的齒麵熔焊在一起（qǐ）。
　　（二）點蝕
　　在齒（chǐ）輪實際切合的（de）過程中，受脈動（dòng）力和重載荷的作用，齒麵深處（chù）會產生循環變化的剪應力，在超過輪齒材料的疲勞極限時，齒麵的接觸麵就會產生疲勞裂紋，從而導致齒麵細小金（jīn）屬片的剝落，形成小坑，即為點蝕，更為嚴重時，還會導（dǎo）致齒麵形成大塊金屬連片脫落。
　　（三）斷齒
　　輪齒折（shé）斷大多情況下，是由根部細微裂紋在周期性應力作用下逐步擴展形成的，齒輪在運作（zuò）過程中，出現嚴重的（de）衝擊、偏載或局部應（yīng）力過大等問題（tí），都（dōu）會導致斷齒現象發（fā）生。
　　（四（sì））滲漏油
　　滲漏油是齒輪箱傳動係統中常見的故障，漏油會對齒輪和軸承等的潤滑效果造成不良影響（xiǎng），導致各運動零配件之間的摩擦（cā）加劇，從而（ér）減少零件的使用壽命，更有甚者會直接導致齒輪箱不能正常運作。在設（shè）備維護工作中，齒輪箱滲漏油的主要原因有（yǒu）很多，即密封件損壞或（huò）安裝（zhuāng）問（wèn）題，導致接合麵密封不嚴：相對運動的零件尺（chǐ）寸配合間隙過大，或由於長期運動磨損，導致間（jiān）隙過大；箱（xiāng）體鑄（zhù）造存在氣孔和沙眼等缺（quē）陷：工作溫度過高，潤滑（huá）油管變形（xíng）或（huò）存在裂縫，導致油管漏油。
　　（五）油溫高
　　齒輪箱油（yóu）溫高是由於風力發電機（jī）組長時間處於滿發狀態，潤滑油因齒輪箱發熱而溫（wēn）度（dù）上（shàng）升超過（guò）設定值。一般齒輪箱油溫高是由多種原因共同導致的，也可以是單一問題導致。總之，造成油溫高的主要（yào）原因有很多，即齒輪箱油（yóu）冷卻回路堵塞、閥件損壞（huài）、散熱器通風不（bú）暢；齒（chǐ）輪箱達到一定疲勞極限（xiàn），效率下降嚴重超出冷卻係統的（de）設計極限；機艙內部溫度較高，冷卻（què）效果急劇下降；潤滑油潤（rùn）滑效果嚴重缺失，導致齒輪齧（niè）合效率下降，發熱量增大；輪係布置不合理，軸係對中效果不好（hǎo），導致額外應力集中；溫（wēn）度傳感器及傳輸（shū）回路本身問題或者其他設計缺陷。
　　（六）齒麵磨損
　　齒輪的磨損部（bù）位為（wéi）漸（jiàn）開線工作工作麵、齒的齧合處以及齒輪兩端麵。齒輪齒麵磨損一般（bān）主要分為四種情況（kuàng），其一是由接觸（chù）表麵上的金屬以一定的速率緩慢的損耗，導致正常磨損或磨光，在預期壽命內，將不會對齒輪（lún）的正常使用造成影響。其二是受長期重負荷作用的影響，齒輪發生破壞，屬於中度磨（mó）損（sǔn），是金屬的損耗，這種磨損會嚴重影響（xiǎng）齒（chǐ）輪的使用壽命（mìng）。其三是齒麵的損壞，很容易（yì）導致（zhì）齒輪的使用壽命大大降低，並嚴重影響（xiǎng）其平穩（wěn）性。其四是在高速運轉過程中，一些細顆（kē）粒進入齒輪的齧合中，導致（zhì）損壞。
　　（七）軸承損壞
　　在運（yùn）轉過程中，軸承長期受重載和交變載荷的影響，在交變衝擊作用下，軸承很有可能造成各種損壞。同時，安裝偏心、潤（rùn）滑不良和油膜震蕩等問題，都會導致軸承發生（shēng）故障，主要的表現形式是軸承外圈鏽（xiù）蝕、內圈磨損、滾動體故障等等。
　　二、風力發電機（jī）組齒輪箱常見故障的檢測方法
　　大多數情況下，齒（chǐ）輪箱發生故障都（dōu）是能夠采取（qǔ）相（xiàng）應（yīng）的合理手段加以解決、甚至避免的，根（gēn）據現場實際的運行經驗和國內大型風機廠家技術革新，可以采取以下有效措施，對齒輪（lún）箱缺陷的發生進行預防，並（bìng）檢測齒輪箱的運行狀態和劣化趨勢。
　　（一）安裝離線（xiàn）式濾油裝置
　　風力發電機組的齒（chǐ）輪箱潤滑油主要（yào）汙染包括顆粒物、水和氧化產物（wù）等汙染物，其對潤滑油和設備本身（shēn），會大大增加齒輪和軸（zhóu）承疲勞、磨損等風險。風機齒（chǐ）輪箱在運行過程（chéng）中，清潔（jié）度需要符合ISO17/15/12的標（biāo）準，汙染（rǎn）程度如果超出標準，就必須及時進（jìn）行新油（yóu）更換（huàn），或者使用高精度的濾器，以此滿足相關要求。風力發電機組的（de）齒（chǐ）輪箱附帶線（xiàn）過濾器，精（jīng）度大多在10-50μm。但是（shì）一般中型載荷的油係統中，10μm以上的顆粒物隻占了10%左右，大約70-80%的顆粒物大約在1-5μm之（zhī）間。因此，齒輪箱附帶線的過濾器根本不能起到有效的保護（hù）作用，這些小顆粒（lì）物進入齒麵和軸承間隙中，就會知道（dào）導致齒輪和軸承的磨損，甚至（zhì）失效。為了滿（mǎn）足風力發電機組的潤滑油清潔（jié）度要求，加（jiā）強齒輪係統運行的可靠性，可以使用高精度、功能齊（qí）全的離線精濾器（qì），以此有（yǒu）效吸附顆粒物、水分和氧化物，確保潤滑油（yóu）的清潔度維持在良好水平（píng），從而（ér）延長油品和機械設備的壽命（mìng）。
　　（二）合理使用（yòng）故障診斷技術
　　故障診斷技術始於機（jī）械（xiè）設備，主要包括（kuò）監測設（shè）備的運行狀（zhuàng）態，在（zài）發生異常情況後（hòu），分（fèn）析和診斷設備的故（gù）障。風力發電機組的設（shè）計標準GB-18451.1《風（fēng）力機安全要求》中進行了明確要求，即風力發（fā）電機具有屬於自（zì）己的一（yī）套獨立於控製係統外（wài）的保護係統，保護係（xì）統在風（fēng）力發電機（jī）超速、過（guò）載和過分（fèn）振動等情況下起作用。目前，在市場上技術比較成熟的齒輪箱故障診斷技術，就（jiù）是風電機組振動狀態在線檢測係統，能夠警報和預測設備的故障，並有效評估機（jī）組機械傳動部分運行狀態，從而避免缺陷被擴大化，這對設備的維護和檢修工（gōng）作（zuò）具有（yǒu）重要的現實意義。
　　（三）建立完善的維護檢修標準
　　根據GBT1907-32008《風力發電機組齒輪箱》的（de）相關規定，即（jí）為確保齒輪箱正常運行，必須隨機監（jiān）控和定期檢查齒輪箱的工程。在運轉三天內進行首次檢測，在試運行1000h後，再（zài）進（jìn）行複測，在運行6個月後，再進行檢測，隨後按（àn）照（zhào）規定進行（háng）間隔性檢測。定期對齒輪（lún）箱工作溫度、清潔度（dù）、噪聲、振動（dòng）等（děng）級、軸承及齒輪的工作情況、油液及整體運（yùn）行情（qíng）況等進行檢查。定期（qī）清理濾清器，更換潤滑（huá）油。在平時，齒（chǐ）輪箱的維護（hù）主（zhǔ）要是檢查和處理整體外觀、附件（jiàn）、電氣接線和潤滑油狀態等。對齒輪箱進行定期維護，需要借助器械、儀表和委托檢驗的方式進行維護，關鍵做好齒輪箱（xiāng）的螺栓力矩檢（jiǎn）查，軸係對中（zhōng）校核和潤滑油取樣化驗，特別要根據有化驗的數據參數建立油品分（fèn）析台賬，建立橫向和（hé）縱向分析機製。有條件的企業可以輔助內窺鏡（jìng）檢查和振動分析（xī）儀的測量，加（jiā）強齒輪箱內部齧合部件運（yùn）行工況的檢查和測量。
　　三、結語
　　綜（zōng）上所述，齒輪（lún）箱是風（fēng）力發電機組的重（chóng）要機械傳動部件，由於運行工況比較複雜，交互載荷變換十分頻繁，零件數量繁多，運行檢測數據過大，因此必須切實結合常規檢測維（wéi）護手段和新技術，全麵預防和判斷設備故障發生的趨勢和劣化的（de）可（kě）能，從而確保風機發電機得以正常運行。

來（lái）源：《大陸橋視野·下》2016年12期