摘要：根据多年来制造和检修风力发电机齿轮箱的经验，总结了风力发电机齿轮箱的常见故障，分析了各种故障模式。目的是快速准确地确定风力发电机变速箱运行维护人员的故障点，并采取相应的处理方法，提供技术指导。
关键词：风电齿轮箱；常见故障；原因
引言
目前，世界能源供应主要依靠煤炭和石油等常规能源，但这些都是不可再生资源，给人们的生活带来了好处，但也造成了大气和水资源的严重污染，并日益威胁着人们的身体健康。和心理健康。寻找和开发替代清洁能源已成为全世界关注的焦点。风能是一种可再生资源，存在于自然界的每个角落。用它来发电将具有清洁无污染，投资回报高，取之不尽，建设周期短等优点，已被世界各国广泛采用。
近年来，中国还在海南和内蒙古建立了几个风力发电厂。根据制定国家发展计划的“十一五”规划，中国计划到2010年底使用国产设备建设1000万千瓦的大型风力发电机组。由于风资源的限制，风力涡轮机通常建在人口稀少的地方，长时间经受恶劣的自然环境，造成频繁的故障和经济损失。动力传动机构 - 风力齿轮箱是发电机组的重要组成部分，也是故障概率最高的部分。如何进行日常检查，提前预测运行中的工作状态和异常类型，合理安排设备零件的更换和维护，提高发电机组的运行效率并确保供电非常重要。
1、风电齿轮箱结构形式
风力齿轮箱是适用于恶劣环境的高速变速箱，由于风和风资源的影响，其动力非常复杂。在早期设计阶段，应充分考虑负荷，风速，风向突变，强风，地理环境等因素对变速箱的影响。目前，风力发电机齿轮箱的整体设计：一级行星+两级平行轴设计，两级行星+平行一级轴设计，内齿轮NW型旋转齿轮，一级行星+一级平行轴设计。变速箱主要由内齿轮，行星齿轮，太阳能轴，齿轮，齿轮轴，轴承，箱体等组成，输出功率由各种传动结构提供。
2、风电齿轮箱常见故障
2.1、齿面磕碰、划伤、胶合、点蚀
初始变速箱操作具有异常振动或声音并具有一定的规律性。振动频率与齿轮箱的旋转速度和齿轮齿数成数字匹配。这种类型的破损是由于在组装过程中刮擦牙齿表面引起的。您必须根据振动频率判断变速箱的特定部件是否有缺陷。齿面的粘接和点腐蚀也是在齿轮箱操作期间引起振动和声音异常的缺陷，这通常在一段操作之后发生。由于润滑不良，传动啮合位置的油膜受损，因此接触表面的金属焊接到齿面上的金属上。长期加载时，齿轮接触面上的疲劳剥落会导致精确腐蚀并出现凹坑。牙齿表面点蚀的主要原因是牙齿表面的疲劳强度不足。此外，材料，硬度，缺陷，齿轮精度差，润滑不良和油温高都会导致齿面点蚀，根据齿面的粘接程度和点蚀程度，可以通过磨削，更换润滑油系统，提高系统的过滤精度等来改善，并且应该认真对待塔架。
大量研究和观察表明微点蚀主要发生在低速，而其他品种很少见，通常认为其原因与风力涡轮机齿轮箱的运行状态有关，例如改变速度和负载，此外，油的表面粗糙度和表面光洁度，水含量，粘度，润滑性等也具有微点蚀，直接影响牙齿表面的润滑不足也会使牙齿表面之间的润滑剂状况恶化，这将加剧牙齿表面上的摩擦发生和微点蚀。齿轮强度设计不足，齿轮热处理质量不能满足要求，齿面硬度不足，可能导致点腐蚀的发生。
2.2、齿轮箱的振动及声音异常
相对运动是变速箱产生的振动和声音的来源。齿轮和轴承是变速箱传动的主要部件。因此，齿轮箱的振动和异常声音主要是由齿轮断裂，齿面碰撞和齿轮引起的。在操作过程中产生胶合和点蚀，长时间齿轮箱的齿面生锈，轴承质量问题，联轴器未对准，动态平衡过大严重影响齿轮箱内部零件的运动。
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2.3、轴承失效
作为旋转部件，轴承受到齿轮箱结构尺寸的限制，并且必须承受复杂的负载和各种恶劣的工作环境。特别是承受高速和重载的输出级轴承通常成为变速箱中最薄弱的环节。轴承故障也是风力涡轮机齿轮箱振动和噪音的主要原因。
齿轮箱清洁度差，异物进入轴承工作表面，导致轴承表面之间产生相对滑动摩擦，导致工作表面金属连续磨损。局部摩擦产生热量，导致摩擦表面局部变形和摩擦微焊。相对运动引起磨损，外圈或滚动元件呈槽状磨损，润滑性差，滚动元件的不规则滚动导致磨损失效。轴承断裂失效的主要原因是缺陷和过载的两个主要因素。当主机突然失效或安装不正确时，施加的载荷超过材料强度限制并且轴承过载和损坏。轴承材料本身具有诸如微裂纹，缩孔，气泡，超标的夹杂物，过热结构和局部烧伤等缺陷，在冲击过载或剧烈振动的情况下将导致缺陷处的缺陷断裂。
2.4、润滑与密封系统
2.4.1、油温和油压异常
变速箱油的高温是风力齿轮箱中的常见故障，主要原因是油泵温度控制阀出现故障，因此润滑油不会通过冷却风扇而是直接返回变速箱，另外，需要检查变速箱的油位是否正常，油位传感器是否损坏，油冷却器是否工作或设定值是否过高。齿轮箱润滑油的入口压力低，这通常是由润滑系统的过滤元件堵塞引起的，因此润滑油不能通过过滤元件有效地送到冷却风扇或齿轮箱，从而产生润滑油不足和差压传感器报警，通过清洁或更换相关部件来消除问题。
2.4.2、润滑油黏度变化
风电润滑油工作时间长，每天运行，负载大，油温高，润滑油比其他润滑油易氧化，氧化形成的污泥和在强负荷作用下破裂的油链会改变油。产品的粘度导致油的粘度先下降然后再次上升。如果油的粘度低，则承载能力不足，这将增加齿轮和轴承的磨损。油分析中的粘度变化和污染程度增加，元素中的金属超标。当润滑油粘度高时，机械操作阻力增大，流动不顺畅，油温和油压过高，润滑不及时，齿面胶合并且轴承被加热和变形。
2.4.3、磨损检测
由于当齿轮啮合时齿面接触是渐开线接触，因此几乎不会发生相对滑动，并且由于润滑油的作用，具有更高精度的齿轮非常小，异常磨损是一种技术检测，主要是由于卡住造成的磨损大大增加，即滑动而不是滚动。如果发现润滑油是黑色的，但发现润滑油本身没有严重退化，只有当铁屑增加时，异常堵塞问题才会在轴承上，同时还会造成齿轮频率较低并且油膜经常发生异常磨损。无法有效建立相关性；增加的磨屑和异常的油粘度之间存在相关性。另外，当油变质，或者诸如水分的腐蚀齿轮的成分增加时，齿轮磨损增加。
2.5、紧固件故障
变速箱失效时螺栓断裂很少见，齿轮箱主力部件的螺栓由高强度螺栓制成。它们对螺栓材料，机械性能，UT，MT等有相应的要求，并且在组装期间需要根据扭矩拧紧。如果发生螺栓断裂，应首先消除螺栓本身的质量问题。此外，螺栓断裂必须由最大载荷引起，导致螺栓断裂，此时，齿轮箱，内齿圈，行星齿轮等零件也会受到不同程度的损坏。
结束语
通过总结风力发电机齿轮箱的常见故障，有助于风电场运行维护人员快速准确地确定故障原因，并采取相应的处理方法。如果情况更复杂且无法准确判断，则需要根据变速箱的实际情况，结合内窥镜和振动探测器等设备的检测结果，可以确定故障的根本原因。
参考文献：
[1]冉雄涛，吴刚，姚洋洋，王廷霞.风电齿轮箱高精度硬齿面内花键工艺研究[J].风能，2018（05）：104-107.
[2]杨斌，王文涛.浅谈风电齿轮箱健康诊断[J].科技创新导报，2018，15（08）：43+45.
[3]运红丽，张涛，宋小娜.风电齿轮箱润滑状态监测与故障诊断系统开发[J].华电技术，2018，40（02）：4-6+77.
论文作者:郭金伟
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/23
标签：齿轮箱论文; 齿轮论文; 变速箱论文; 轴承论文; 润滑油论文; 磨损论文; 螺栓论文; 《基层建设》2019年第2期论文;