風電齒輪箱主要故障形式及處理建議

劉松松， 孫佳

（沈陽鼓風機集團風電有限公司，沈陽110869）

風電齒輪箱主要故障形式及處理建議

劉松松， 孫佳

（沈陽鼓風機集團風電有限公司，沈陽110869）

根據運行在北方地區一些風電場的齒輪箱的檢測情況，總結了風電齒輪箱經常出現的幾種故障形式，并針對各種故障情況給出了相應的處理建議，為風電場做好風電齒輪箱的日常維護與檢查提供參考。

風電齒輪箱；故障形式；修復

1 引言

目前，我國風機總裝機容量已超過9 000萬kW，齒輪箱作為風機主要的傳動部件，其能否良好運轉關系到風機運行的經濟性和安全性。由于風機多運行在沙漠、灘涂和高山等惡劣的環境中，且傳動鏈經常會受到陣風的沖擊，因此齒輪箱極易出現故障。

隨著風機運行時間的累積增加，齒輪箱損壞頻次和數量都在快速增長。由于齒輪箱是風機傳動系統的主要組成部分，齒輪箱一旦發生損壞，風機就無法正常運行，這將嚴重降低風機發電量。另外，維修或更換損壞較嚴重的齒輪箱必須使用大型吊車，這使得維修或更換齒輪箱的費用急劇攀升。再者，由于齒輪箱連接主軸（或輪轂）和發電機，齒輪箱損壞后容易引發嚴重的安全事故。如果能及時發現齒輪箱存在的故障并進行適當處理，改善其運行狀況，那么就可以延長齒輪箱的運行壽命和提高其運行的安全性。因此，研究風電齒輪箱主要故障形式及處理建議具有重要意義。

2 主要故障形式及處理建議

根據失效部位進行分類，風電齒輪箱的故障主要有箱體故障、行星架故障、軸故障、齒輪故障、軸承故障及潤滑冷卻系統故障等。

2.1 箱體故障

圖1 箱體故障形式

箱體主要有箱體斷裂，止口變形或斷裂，軸承座磨損等故障形式，如圖1所示。箱體損壞部位大多出現在箱體與齒圈連接處，損壞嚴重時伴隨著連接箱體與齒圈的螺栓發生剪斷。箱體損壞也容易出現在箱體上軸承座處，當旋轉軸的軸向定位失效時，旋轉軸可能對軸承座造成磨損。箱體出現損壞時，應立即停止運轉齒輪箱，并對箱體和其他損壞件進行更換或維修。當箱體損壞面積較小或損壞程度較輕時，可以對箱體進行適當的修復，如修磨、校正或鑲件等。當箱體損壞較嚴重時，可以更換新箱體。

2.2 行星架故障

行星架主要有斷裂、軸肩磨損等故障形式，見圖2。

行星架損壞部位容易出現在行星孔等強度較弱的部位，以及與行星輪或行星架軸承相近的部位。行星架出現損壞時，應立即停止運轉齒輪箱，并對行星架和其他損壞件進行更換或維修。當行星架損壞面積較小或損壞程度較輕時，可以對行星架進行適當的修復，如修磨、鑲件等。當行星架損壞較嚴重時，可以更換新行星架。

圖2 行星架故障形式

圖3 軸故障形式

2.3 軸故障

軸主要有磨損、彎曲及斷裂等故障形式，如圖3所示。軸損壞主要出現在軸的中部或其他強度較弱的地方。軸出現損壞時，不但破壞了傳動鏈的正確傳遞，而且極容易引發其他零件的損傷，在短時間內對整個傳動鏈造成嚴重的破壞。因此，當軸出現故障時應立即停止運轉齒輪箱，并對損壞的軸和其他損壞件進行維修或更換。由于軸出現故障時軸上的輪齒或其他結構都會出現嚴重損傷，所以一般建議更換新軸。

2.4 齒輪故障

齒輪主要有裂紋、斷齒、點蝕、剝落、磨損、膠合及壓痕等故障形式，見圖4。

圖4 齒輪故障形式

當齒輪出現少量的點蝕或壓痕、輕微的磨損等故障時，可以通過更換潤滑油或調整潤滑方式等來改潤滑狀況，延緩齒輪的損壞，提高齒輪的使用壽命。當齒輪出現片蝕、裂紋、斷齒、膠合或大面積的齒面耗損時，應該對齒輪進行更換或修復。

2.5 軸承故障

軸承主要有磨損、點蝕、剝落及保持架變形等故障形式，見圖5。

圖5 軸承故障形式

當軸承出現輕微的磨損、少量的點蝕等故障時，可以通過更換潤滑油或調整潤滑方式等來改潤滑狀況，延緩軸承的損壞，提高軸承的使用壽命。當軸承出現剝落、膠合、裂紋或大面積的表面耗損時，應該對軸承進行更換。

2.6 潤滑冷卻系統故障

潤滑系統主要有油泵故障、加熱器故障、冷卻器故障、濾芯堵塞、管路堵塞或滲漏等故障形式。當潤滑冷卻系統出現故障時，齒輪或軸承的工作環境變得惡劣，將導致齒輪或軸承過早失效。因此，當潤滑冷卻系統出現故障時，要及時更換或修復損壞的元件。

3 結語

風電齒輪箱傳動鏈出現故障一般表現為噪音、振動較大，潤滑系統出現故障一般表現為油溫過高、油壓過低或過高。當機組出現這些異常信息時，應加強對齒輪箱的觀察和檢測，及時找出故障發生的部位，并根據故障情況進行適當處理，提高機組的經濟性和安全性。

［1］ 楊國安.機械設備故障診斷實用技術［M］.北京：中國石化出版社，2007.

［2］ 郁明山.齒輪手冊［M］.北京：機械工業出版社，2000.

［3］ GB/T19073-2003，風力發電機組齒輪箱［S］.

（編輯黃 荻）

Major Fault Forms and Treatment Recommendations of Wind Turbine Gearbox

LIU Songsong， SUN Jia
（Shenyang Blower Works Group Wind Power Co.,Ltd,Shenyang 110869,China）

According to the test condition of the gearbox in the wind farms of northern China,a variety of fault forms of wind turbine gearbox are summarized.Some appropriate treatment recommendations are given for wind farms to do routine maintenance and inspection of gearbox well.

wind turbine gearbox;fault forms;repair

TH 132.46

B

1002－2333（2014）05－0223－02

劉松松（1985—），男，助理工程師，從事風電齒輪箱方面技術工作。

2014-04-03