風力發電機組發電機回油通道滲漏問題淺析

毛中保

摘 要：通過風電機組發電機后端回油通道滲漏故障現象分析以及機組運行的狀態觀察，分析得出滲漏的兩方面影響因素，并結合影響因素，對隱患點制定不同的解決方案（擴容回油存儲空間、增設迷宮強化密封等）消除故障現象。同時從根本原因出發提出整機設計指出的解決方案，為后續優化工作提出依據。

關鍵詞：發電機后端回油；密封；擴容；疏通回油

中圖分類號：TM315 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）20-0026-02

1 故障現象

某風電場在巡查中發現發電機穿線管軸承排脂口處有齒輪箱潤滑油流出，同時發電機后端附端蓋下部也存在滲漏的齒輪箱潤滑油。原設計穿線管軸承的排泄口是廢油脂排泄通道，此處不應有齒輪箱潤滑油流出，另外發電機附端蓋設計有迷宮密封應起到密封作用不應有油液從此滲漏并沿發電機后端附端蓋向下流淌。

存在于發電機穿線管同發電機轉軸內壁間的齒輪箱潤滑油應通過發電機回油管返回齒輪箱。原設計意圖和故障現象見圖1（綠色為設計回油路線，紅色為故障滲漏路線）：

2 原因分析

發電機穿線管貫穿于風力發電機組主軸、齒輪箱和發電機中，齒輪箱潤滑油會沿穿線管外壁流向發電機后端。因此設計發電機回油管，將流到發電機后端的潤滑油引流回齒輪箱。發電機后端回油設計原理見圖2。

發電機后端回油通道的設計原理為連通器，起到液面平衡作用，將流到發電機后端的潤滑油通過回油通道同齒輪箱里的液面達到平衡。

現場試驗：

（1）打開發電機回油通道，啟動機組。機組運行發電8小時后，從發電機后端回油通道處收集的回油油液約10L。可見發電機后端回油量較大。

（2）機組在運行過程中，后端有氣流沿發電機附端蓋迷宮密封處流出，機組停機后氣流消失。

根據現場試驗和觀察分析，發電機后端回油量較大，回油通道管路中儲油空間不足（圖2藍色區域），在發電機后端回油量大的時候，很難在短時間內將管路中的液面同齒輪箱中的液面達到平衡（連通器原理只起平衡液面左右，平衡液面需要時間。另外管路截面積小，突然來大量的潤滑油，會直接造成回油管路里液面快速升高，很難快速與齒輪箱大截面實現液面平衡）。加之潤滑油粘度大，特別是冬季，連通器的平衡液面作用實現緩慢。導致流到發電機后端的潤滑油由于回油不暢，溢出、改變回油方向，引起滲漏。

發電機后端穿線管軸承室未設計與潤滑油隔離的密封，在穿線管和穿線管軸承座間有0.5mm間隙，潤滑油從此溢出。同時穿線管安裝有5°向下傾角，潤滑油在旋轉的管壁上有攀爬情況，也就造成了齒輪箱潤滑油沿穿線管進入軸承室，從排脂口溢出。

發電機附端蓋迷宮密封在機組運行、轉子高速旋轉時，能夠起到密封的效果。但一旦機組停機、發電機轉子不旋轉的情況下，此處存在間隙、也是溢出的潤滑油的一個泄漏點，最終也就導致了潤滑油從附端蓋迷宮密封處溢出，沿后端蓋向下流淌。機組運行時存在氣流從迷宮密封流出，也加劇了潤滑油從此處的滲漏。

3 處理及優化改進方案

3.1 增大潤滑油回油存儲容積，延長油面平衡時間

目前發電機回油通道回油存儲空間較小，一旦回油量大，短時間內流入到發電機回油管的油將充滿所有存儲空間，溢出、然后從各個隱患點滲漏，無法正確實現發電機后端回油。液面平衡需要一定時間，因此考慮給回油通道上的回油存儲空間增容，讓其有更大的容積，吸納更多的短時間大量來油（通過觀察在停機、起機時刻來油量較大，運行時回油量穩定、量少），給液面的平衡增加緩沖時間，降低潤滑油由于無法平衡、溢出的風險。具體增大的空間結合現場實際測試，結合啟、停機時的油量確定。優化改進設計方案如圖3。

3.2 取消目前的發電機回油管路，單獨設計回油通道

考慮到發電機后端有回油的要求，連通器原理平衡緩慢，耗時長。可去除目前的發電機回油通道，單獨設計一個收集回油并且定時將油液排回齒輪箱的裝置。主動回油裝置原理見圖4。

回油裝置的設計及工作方式：系統通過管路、油箱收集流向發電機后端的潤滑油。當油液積累到一定程度，液面觸動油位計上限位，啟動油泵工作。油液經過油泵、過濾器送回齒輪箱。油泵工作后油箱油液液面下降，當液面觸動油位計下限位，油泵停止工作。

主動回油方案，一方面可以加快發電機后端潤滑油的回流速度（利用高度差流回油箱），避免回油不暢溢出，另一方面收集的油液通過泵定期過濾反送回齒輪箱，較為可靠，控制簡單。

3.3 穿線管軸承室增設隔離密封

為了避免流入發電機后端齒輪箱潤滑油進入發電機穿線管軸承室，可調整發電機穿線管軸承座結構形式，增設骨架油封（位置詳見圖5），徹底消除潤滑油進入后軸承可能，穿線管轉速低，骨架油封滿足使用條件。

3.4 發電機后端蓋迷宮密封改進

結合前面分析，發電機后端蓋迷宮密封處可增加一道接觸式密封（位置詳見圖5），加強密封效果，消除從此處滲漏的風險。無論在機組運行時、還是停機時均能起到密封作用。另外此處后期維護性好，接觸式密封一旦損壞易于更換。

4 機組設計優化

針對機組運行過程中存在的問題，在后續機組優化以及新機組的設計可借鑒以下幾點：

（1）發電機回油系統的設計需要與回油量相匹配，采取不同的設計回油方案；

（2）發電機回油系統中的各個隱患滲漏點需要做隔離措施，確保回油通道是唯一的通路；

（3）脂潤滑軸承室需要做到與外界相對隔離；

（4）迷宮密封在高速旋轉時的作用明顯，不能忽略靜止時可能造成的滲漏。endprint