關于防止N60機組齒輪箱機架竄動和報警裝置的研究

華電風力發電有限公司 黑龍江 哈爾濱 157599

引言

齒輪箱在風力發電機組中的應用很廣泛，在風力發電機組當中就經常用到，而且是一個重要的機械部件，齒輪箱其主要功用是將風輪在風力作用下所產生的動力傳遞給發電機并使其得到相應的轉速。通常風輪的轉速很低，遠達不到發電機發電所要求的轉速，必須通過齒輪箱齒輪副的增速作用來實現，故也將齒輪箱稱之為增速箱。主機架齒輪箱支撐結構，包括底座和第一法蘭，底座內腔的兩側壁上對稱地設有兩個支撐板，兩個支撐板用于安裝并支撐齒輪箱；支撐板上設有第一筋板和第二筋板；第一筋板設置在支撐板靠近第一法蘭一側并向底座的底部延伸，第一筋板與底座的底面形成第一夾角；第二筋板設置在支撐板遠離第一法蘭一側并向底座的底部延伸，第二筋板與底座的底面形成第二夾角；第一筋板、支撐板和第二筋板為一體設置并形成平頂拱形結構。通過將支撐板設計成一體設置的平頂拱形結構，相比支撐板加豎直或傾斜支撐結構，拱形結構合理均勻分散了水平和豎直方向的載荷，以使得支撐結構合理均勻地傳遞齒輪箱的作用力，降低了支撐結構腳趾處的應力集中，在滿足強度設計要求的同時便于重量控制和工藝生產。

根據主機架位置的特點，可以嘗試設計出一種防止N60機組齒輪箱機架竄動的機構，制作L型高強度厚鐵板，固定在竄動的位置，加裝相應的報警反饋裝置，當主機架有發生相對位移的時候觸發形成開關，反饋信號到主控室通知檢修人員。

1 制作機械擋板結構

圖1 機械擋板

根據主機架位置的特點，可以設計出一種防止N60機組齒輪箱機架竄動的機構，制作L型高強度厚鐵板，固定在竄動的位置，加裝相應的報警反饋裝置，當主機架有發生相對位移的時候觸發形成開關，反饋信號到主控室通知檢修人員[1]；測量主機架本體得到以下數據量：

（1）安裝螺栓的螺帽直徑24mm，長度30mm；

（2）兩個螺栓之間的中心孔距是170mm;

（3）螺栓中心孔到邊界的距離27mm；

（4）螺栓中心孔到主機架固定螺栓的距離35mm；

（5）主軸上下的邊界尺寸是300mm，左右的尺寸400mm。

按照測量尺寸制作L型高強度后鐵板：與主機架相接觸的位置在L型鐵板內側中心處附近焊接高強度彈簧，目的是當主機架發生竄動時可以推動帶有彈簧的長螺桿向前移動，彈簧的長度受到上面測量數據的影響，最佳尺寸是27mm。

2 反饋信號

當主機架發生竄動時，主機架推動L型鐵板內側中心處附近焊接高強度彈簧，螺桿發生移動，螺桿上靈敏度可調節的螺母帽（墊片和螺母焊接組成）就會觸發行程開關，使常閉觸點變成常開，該回路內的24V因此消失，風機柜內的服務功能模塊7.18的13口失去24V電壓，觸發機組停機顯示服務模式，主控監盤人員發現后，通知檢修人員登機查看齒輪箱機架是否發生竄動；就算齒輪箱主機架已經發生相對竄動，也會由于安裝的鐵板阻止其更進一步發生位移變化。

3 產生價值

應用到這種報警裝置，一旦齒輪箱機架發生竄動，機組能夠及時停機，監控人員無法復位，必須上到機艙檢查，可將小范圍的竄動進行人工修復，不至于缺陷擴大化，安全隱患也會大大降低；目前該裝置已經在華富穆棱風電場內推廣應用，該裝置也可應用到其他易發生機械竄動得風電機組；已經采用新工藝實際解決隱患23臺次。單機直接節省工程外包費用80余萬元（雇用吊車費和更換大部件費用），單臺機組平均故障處理時間節省30天（發生大部件損壞，從采購、招標、進場、安全考試、調試、驗收所用到的時間），每天的平均發電量3600kW（按照可研年平均風速6.5m/s和N60的功率曲線150kW），一度電的上網電價0.72元，單機間接電量收益7.7萬余元。累計創造效益近87.7萬元。經過新工藝的實施，解決了運行15年的N 60機組在齒輪箱機架竄動由外來單位入場進行外包的局面。

4 結束語

根據風電機組的故障，進行數據分析和機械機構的特點，結合工作的實際情況，制作相應裝置，經過近幾個月的觀察數據，在未出現過齒輪箱機架竄動，定期對裝置進行檢查，未發現觸發報警信號。