淺談風力發(fā)電機齒輪箱的內(nèi)窺鏡檢測

張國恩

摘要：作為一種無污染的可再生能源，風力發(fā)電近幾年得到了全世界的大力研究和推廣。風機齒輪箱，作為風機設備中的最重要的大部件，其質(zhì)量情況直接影響著風機的安全運行和發(fā)電效率，一直以來，齒輪箱由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜、空間狹小，檢測難度大等，一直困擾著風電檢測人員，近來可以檢測齒輪箱內(nèi)部質(zhì)量情況的內(nèi)窺鏡檢測效果逐漸引起風電運營機構(gòu)的認可。因此，對于風力發(fā)電機齒輪箱內(nèi)部內(nèi)窺鏡的檢測情況進行研究具有非常重要的意義。

關鍵詞：風力發(fā)電機;齒輪箱;內(nèi)窺鏡檢測

內(nèi)窺鏡是一種多學科通用的檢測工具，是利用其柔性導線及其可視視頻攝像頭，對容器、管道、不可拆卸設備的內(nèi)部、狹小空間的內(nèi)表面等特殊環(huán)境下人視力無法觀察到的區(qū)域進行質(zhì)量控制的目視檢測方法。特點是對不能直視的部件隱蔽部位，在密封的空腔內(nèi)觀察內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)，實現(xiàn)遠距離的觀察和操作。所以特別適用于風力發(fā)電設備齒輪箱在不拆解箱體的情況下，對齒輪箱內(nèi)部質(zhì)量情況進行檢測。

風力發(fā)電機內(nèi)窺鏡檢測，一般使用GE、OLYMPUS等品牌工業(yè)內(nèi)窺鏡設備，探頭直徑一般以6mm、4mm、3mm居多，鏡頭可實現(xiàn)360度全方位觀察，插入管為柔性導向線，最外層為鎢鋼編織管保護，內(nèi)窺鏡設備可以實現(xiàn)圖像存儲、視頻存儲、圖像管理、缺陷尺寸測量記錄等功能，便于后期對缺陷的研究分析。

一，風機齒輪箱內(nèi)窺鏡檢測安全防護準備工作：

根據(jù)風機齒輪箱檢驗工作的特殊性，我們需要做如下

1：操作人員必須經(jīng)過風機安全作業(yè)培訓，取得必要的風機作業(yè)操作資質(zhì)證書。

2：攀爬風機必須的且處于正常使用狀態(tài)的安全用品：安全帽、五點式安全帶，止跌扣等。

3：準備必須的作業(yè)使用工具，如打開齒輪箱觀察蓋的棘輪扳手、內(nèi)六方扳手等工具。

4：防護面具，防護眼鏡，防護手套等防護用品。

二，風機齒輪箱內(nèi)窺鏡檢測準備工作

1：準備工作第一步：打開風機齒輪箱的幾個觀察口蓋板：一般來說，風機齒輪箱一共有3-4個左右的觀察口，有的則更多，具體的位置應該參照齒輪箱制作圖紙。

2：準備工作第二步：等待一段時間，散發(fā)齒輪箱中齒輪箱油蒸汽，因為齒輪箱油是有毒有腐蝕，所以我們在檢查過程中需要防毒面具、防護眼鏡和防護手套等防護用品。蒸汽散發(fā)時間一般不小于1個小時，尤其是夏天，到從觀察口看不到明顯的油蒸汽為止。

3：準備工作第三步：鎖死風機輪轂葉輪機械鎖，拍下急停按鈕并進行剎車操作，防止齒輪箱內(nèi)齒輪在觀察過程中轉(zhuǎn)動。并在控制開關按鈕附近懸掛停機維護的標識牌，防止他人誤操作。

三，風機齒輪箱內(nèi)窺鏡檢測部位：

齒輪檢查

檢查各齒輪齒面嚙合松緊程度、齒面光潔度、清潔度，有無接觸壓力過大或潤滑油不充分導致的斷齒現(xiàn)象;檢查齒面疲勞損傷程度、有無滾道的疲勞開裂，有無接觸斑點、干磨、過度磨損以及銹蝕、微點蝕、氣蝕等情況;檢查各級齒輪和箱體的安全裕度。

軸及軸承檢查

檢查高速軸、高速中間軸、低速中間軸、行星輪軸、低速軸在過盈配合間隙及運行過程中產(chǎn)生的內(nèi)部游隙變化;檢查軸系中有無保持架燒傷;檢查軸系由于附加載荷而發(fā)生的軸線的變化、過度位移或非正常運轉(zhuǎn)帶來的磨損、灼傷、熱膨脹等;檢查各個軸系及軸承表面清潔度情況;檢查軸系、軸承與箱體的配合情況。

鍵槽、緊固件、等部件檢驗

檢查鍵槽邊緣有無毛刺，刻痕、細溝等任何可以產(chǎn)生應力集中的因素;檢查連接件、緊固件有無松動，有無摩擦腐蝕現(xiàn)象。

四，常見內(nèi)窺鏡檢查缺陷判定

（1）裂紋。當光束照射被檢測物表面，觀測到黑色的或則會亮色線條，且在一定的放大倍數(shù)下，線條有不規(guī)則邊緣時，則判定為裂紋，當裂紋較寬時，可探測到探頭的測量影響線會發(fā)生彎折。

（2）起皮。當光束平行照射時，觀察到凸起部分背后有陰影;改變光束照射角度，則觀察到表面凸起部分與周圍被檢測物有明顯的界線，判定為為起皮。

（3）凹坑凸起。用光束以一定角度照射時，與周圍被檢物邊界連接，無分界限。離光源近的部分有陰影，離光源遠的地方有亮影為凹坑。光束以一定角度照射時，與周圍被檢物邊界連接，無分界限。凸起部分有亮影，且背后陰影部分為凹坑。當凹坑較深或者凸起較高時候，可測量探頭的測量線會發(fā)生彎曲。

（4）斑點。在光束照射下，觀察到與周圍被觀測物色澤不同的光滑無凹凸表面為斑點。

（5）腐蝕。光束照射下，觀察到塊狀、點狀不光滑表面，在一定放大倍數(shù)下輕微凹凸不平為腐蝕。

（6）齒面疲勞：齒面疲勞是過大的接觸切應力和應力循環(huán)次數(shù)作用下，輪齒表面或表層下面產(chǎn)生疲勞裂紋，并進一步擴展造成的齒面損壞，其表現(xiàn)為早期點蝕、破壞性點蝕、齒面剝落和表面壓碎等。

（8）輪齒斷裂：輪齒斷裂是由于作用于輪齒上的應力超過極限應力，導致裂紋迅速擴展，常見的原因是突然性的沖擊超載，軸承損壞、軸彎曲或較大硬物擠入嚙合區(qū)域等造成。

（9）軸承損壞：軸承是齒輪箱中最為重要的部件，在運轉(zhuǎn)過程中，軸承套圈與滾珠體表面之間經(jīng)受交變反復作用，而產(chǎn)生點蝕、裂紋、表面剝落等，使軸承失效。

（10）斷軸：斷軸是軸在制作過程中沒有消除應力產(chǎn)生應力集中的原因，在過載或者交變應力的作用下，超出了材料的疲勞極限所致，容易產(chǎn)生區(qū)域為不同軸徑的過渡區(qū)域或者為鍵槽、花鍵等部位。

五，檢測過程中的注意事項：

1、有部分齒輪寬度較大，齒輪與齒輪箱殼體之間縫隙較小，使用的內(nèi)窺鏡進入縫隙后由于彎曲半徑原因不能進入到軸承表面或者軸承滾子之間進行觀察。

2、有部分軸承是密封的，也不能使用內(nèi)窺鏡觀察軸承內(nèi)部。

3、行星輪的觀察，由于行星輪架的原因，可能有部分行星輪齒面都不能看到。

4、行星輪的軸承，要根據(jù)行星輪架的機構(gòu)來分，有的能看部分軸承，有的則全部不能看到。

5、太陽輪的觀察，一般在行星輪架上有觀察孔，可以通過觀察孔去觀察太陽輪的狀態(tài)，但是也只能觀察一部分太陽輪表面。

6、太陽輪軸承由于在行星輪架的中心，一般也不能通過內(nèi)窺鏡看到。

7、對于齒圈不能轉(zhuǎn)動的風機，齒圈由于是不能轉(zhuǎn)動的，所以不能全部觀察到。

8、一般時候剛剛停止運行的齒輪箱溫度比較高，建議等齒輪箱溫度降低之后在進行檢驗，如果降溫較慢或者其他原因必須進行檢驗，必須保證內(nèi)窺鏡探頭保持在齒輪油的液面以上，不得直接接觸高溫油液，避免損壞設備。

9、在每次齒輪箱內(nèi)窺鏡檢測過程中，務必要保持齒輪箱高速軸和低速軸均處于有效剎車狀態(tài)，避免由于齒輪轉(zhuǎn)動損壞設備鏡頭或者導向線。但是因為風機低速軸鎖定銷與鎖定孔之間是有空隙的。風量較大的時候，低速軸即使是鎖定狀態(tài)也會產(chǎn)生輕微轉(zhuǎn)動，傳遞到齒輪箱內(nèi)部齒輪轉(zhuǎn)動量就較大了，所以大風天氣要特別注意設備保護。

10、在每次打開和蓋上齒輪箱觀察孔的時候，務必要保證不得將任何東西掉進齒輪箱中，不得在打開的齒輪箱視窗孔上方傳遞工具等物品，一旦有任何東西（螺栓、工具，哪怕是細小的鐵屑等）掉進齒輪箱，對齒輪箱都會產(chǎn)生很大的損傷，造成很大的損失。

結(jié)束語：

綜上所述，風機齒輪箱作為風機的關鍵部件，其質(zhì)量關系到風力發(fā)電機組的可靠性、安全性。因此，對風電齒輪箱加強檢測與管理是極其必要且十分重要的。另外，隨著時代的進步，未來對風電齒輪箱的檢測方法還需要進一步的研究，同時還需開發(fā)新的檢測方式與檢測設備，確保齒輪箱的運行質(zhì)量。