風(fēng)電機組傳動系統(tǒng)維護與故障診斷

劉偉

摘 要 目前，我國經(jīng)濟發(fā)展迅速，國家的方針和政策一直在強調(diào)發(fā)展經(jīng)濟的同時要兼顧環(huán)境和能源的可持續(xù)發(fā)展政策。在這樣的大背景下，風(fēng)力發(fā)電被廣泛認(rèn)可和采用。但是我們也必須清楚的認(rèn)識到，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的運行和維護以及故障的排除都是尤為重要的。文章介紹了風(fēng)力發(fā)電主軸-齒箱傳動系統(tǒng)日常維護工作的主要內(nèi)容和具體實施，分析了風(fēng)力發(fā)電傳動系統(tǒng)常見的故障現(xiàn)象及處理方法，闡述了加強對風(fēng)力發(fā)電傳動系統(tǒng)的日常維護和提高維修人員的維修能力的重要性，為風(fēng)電場工程技術(shù)人員和維修人員提供參考。

關(guān)鍵詞 風(fēng)力發(fā)電；傳動系統(tǒng)；維護診斷；齒輪箱；主軸軸承

中圖分類號：TM315 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）05-0104-01

風(fēng)力發(fā)電的原理為將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為動能，其主要通過主軸-齒箱傳動裝置。傳統(tǒng)系統(tǒng)故障直接影響發(fā)電效率及電能質(zhì)量，如何對其進行治療維護就顯得至關(guān)重要。文章以變槳變頻發(fā)電機和定漿距失速型發(fā)電機傳動系統(tǒng)故障分析和維護為例，具體介紹了風(fēng)力發(fā)電過程系統(tǒng)維護和故障診斷，其中包括齒輪箱的維護和診斷、主軸軸承的維護診斷等。定漿距失速型發(fā)電機組和變槳變頻發(fā)電機組的傳動系統(tǒng)都是由主軸、軸承、齒箱和鎖緊脹套組成。由于受加工工藝和材質(zhì)影響，其中齒箱和主軸軸承很容易故障。我國很多風(fēng)力發(fā)電由于傳動系統(tǒng)出現(xiàn)故障而導(dǎo)致?lián)p壞，給電力部門造成了大量的損失。針對因傳動系統(tǒng)故障導(dǎo)致?lián)p失，除日常和周期維護，還應(yīng)特別制定計劃，加強對傳動系統(tǒng)監(jiān)視和診斷。文章針對易出現(xiàn)故障部位即齒輪或齒輪箱與主軸的機理和維護方案做出了具體的分析。

1 齒輪箱的維護與保養(yǎng)

作為重要零件之一，齒輪箱在運行過程中極易出現(xiàn)故障。在長期運作狀態(tài)下或在未及時保養(yǎng)的情況下易出現(xiàn)齒輪箱故障。因此要求對其進行定期的、必要的維護和保養(yǎng)，從而提高其使用年限，降低其故障發(fā)生概率。

齒輪箱的日常檢查包括檢查齒輪箱是否有異常噪音；油位是否存在泄漏問題；確定齒輪箱是否泄漏及油量不夠的問題，并及時進行控制和補油。若油同時，要對齒輪箱的濾清帽進行定期的清理或沖洗。檢查設(shè)備彈性支撐的使用情況，防止其出現(xiàn)破損或老化，必須及時進行維修或者更換。防止齒輪箱出現(xiàn)長期停轉(zhuǎn)狀態(tài)，必須確保其運行才能延長其使用時間，提高其工作效率。

2 齒輪箱的診斷

若齒輪箱箱體溫度過高或出現(xiàn)大量水珠，則可通過分析確定其為油泄漏導(dǎo)致的污染破壞，應(yīng)對油位和油溫進行檢查。這種故障發(fā)生的概率較低，但是一旦發(fā)生影響較為嚴(yán)重，因此必須加強防御。檢修人員應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗確定出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是否為溫度引起，并確定溫度異常的具體位置在進行維修，否則會造成不必要的損害。若在檢查過程中，發(fā)現(xiàn)溫度升高較快，檢查人員對齒輪箱運行過程中的噪音等因素和其他部位進行逐一排查，發(fā)現(xiàn)溫度偏高位置為中箱體，進一步確定縮小范圍并進行排查和維修。

總之風(fēng)力發(fā)電過程中，齒輪箱故障的診斷十分重要，溫度升高或異常是其運行中重大問題之一，應(yīng)盡早進行排查，準(zhǔn)確的找到溫度異常具體位置，這樣可以防止損害面擴大，避免和減少不必要的經(jīng)濟損失。

3 主軸軸承的日常維護和保養(yǎng)

主軸承工況：受一定振動和沖擊、低速重載、溫度較高或較低、介質(zhì)侵等。失效表現(xiàn)為：磨損、銹蝕而導(dǎo)致運轉(zhuǎn)不靈活，運轉(zhuǎn)阻力大更甚者卡死。

目前，滾動軸承力發(fā)電機成為風(fēng)力發(fā)電廠的主要選擇，其具有效率高等優(yōu)點，與此同時也易受到損害，滾動軸承產(chǎn)生故障的原因很多，應(yīng)給予重視。究其原因，一部分為滾動軸在潤滑和保養(yǎng)中被污染，一部分為其安裝不合理，還有一部分為其生產(chǎn)質(zhì)量存在問題。通常軸承故障表現(xiàn)為滾珠錯位或者支架斷裂，直至粉碎，主軸軸承就會卡死。

主軸軸承維護保養(yǎng)：

1）主軸軸承潤滑系統(tǒng)運行正常，潤滑泵沒有堵塞，潤滑油管沒有爆裂。

2）檢查軸承與軸承座接觸面應(yīng)清潔，無雜物。

3）軸承座應(yīng)緊固，沒有前后錯位情況

4）轉(zhuǎn)速傳感器信號準(zhǔn)確。

4 主軸軸承運行診斷

風(fēng)力發(fā)電過程應(yīng)加強現(xiàn)場監(jiān)管，這樣才能夠確保設(shè)備安全運行，降低其發(fā)生故障的概率。可根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測，對易發(fā)生故障部位和已發(fā)生故障部位原因及結(jié)果進行統(tǒng)計分析和處理。從而制定合理的故障管理和診斷方案。同時確保其在設(shè)備選型和風(fēng)資源的評估中起到積極的作用。

潤滑不良是主軸軸承發(fā)生故障的主要因素，其影響因素為：大氣溫度過低，使?jié)櫥椭蹋瑢?dǎo)致潤滑油脂不能到達(dá)指定區(qū)域而造成磨損；潤滑脂散熱性能不好，經(jīng)常過熱使軸承內(nèi)部油脂碳化而損壞軸承；濾芯堵塞，油位傳感器污染，潤滑劑“中毒”而失效；對此輕則主軸軸承磨損，重則導(dǎo)致機組無法轉(zhuǎn)動、徹底停機。目前對于主軸潤滑監(jiān)測主要依據(jù)油液監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)視潤滑系統(tǒng)壓力，達(dá)到檢測進入軸承的潤滑脂是否正常。

振動監(jiān)測是風(fēng)電軸承在線監(jiān)測的趨勢，由于風(fēng)電負(fù)荷和風(fēng)力不穩(wěn)定因素影響傳統(tǒng)時域和頻域FFT分析方法的效果，需引入不平穩(wěn)信號的處理方法，準(zhǔn)確分析軸承振動情況，及時對主軸軸承進行維護和修理，避免大的損失。

5 結(jié)論

對于風(fēng)電機組主軸-齒箱傳動系統(tǒng)，它是機組維護中的重中之重，它關(guān)系到整個風(fēng)場正常運行和經(jīng)濟效益，為此，筆者認(rèn)為：

1）除傳動系統(tǒng)正常維護和日常維修維護外，還應(yīng)加強對傳動系統(tǒng)定時檢查，重點關(guān)注齒輪箱和軸承，做到對傳統(tǒng)系統(tǒng)的實時監(jiān)護。

2）對于環(huán)境比較惡劣的地區(qū)，齒輪箱應(yīng)裝設(shè)油液監(jiān)測系統(tǒng)、軸承應(yīng)裝設(shè)振動監(jiān)測。在線監(jiān)測傳動系統(tǒng)，及早作出判斷。

3）利用機組已有的SCADA數(shù)據(jù)，獲取機組齒輪箱和軸承的運行狀態(tài)，結(jié)合在線監(jiān)測診斷具有重要意義。

主軸及軸承、聯(lián)軸器、齒輪箱以及發(fā)電機風(fēng)是電機組傳動系統(tǒng)的組要組成部分。由于其通過傳動實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)換，因此傳動過程中最易出現(xiàn)系統(tǒng)故障。其中，齒輪、軸和軸承最易出現(xiàn)故障。齒輪故障表現(xiàn)為齒面污濁、磨損甚至剝落等。而主軸故障表現(xiàn)為對正或者彎曲。軸承故障則為滾動體磨損和軸承集體受損。要分析和控制風(fēng)力發(fā)電設(shè)備故障，首先應(yīng)了解其故障機理。對于風(fēng)電機組來說，其故障表現(xiàn)形式多為某一零件磨損、破壞等。但其原因一些可以通過故障直接判斷，另外一些則需要通過特殊的儀器測量。有些甚至無法確定，因此對于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備故障機理研究十分重要。

參考文獻

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