摘要：近年来，随着人们用电需求的逐渐加大，风力发电装机规模及容量不断扩大，不仅为人们提供了丰富的风电能源，同时也为企业带来了巨大的经济效益。但是，随着风力发电装机容量的迅速发展，也出现了一些设备故障问题。特别是风力发电机组齿轮箱油温过高现象在很多机型上普遍存在，给风力发电机组的正常运行造成很大影响。为此，笔者结合自己的工作实践，对兆瓦级风力发电机组齿轮箱高温问题展开研究，在分析分离发电机组齿轮箱润滑与冷却系统的工作过程及原理基础上，探寻造成风力发电机组油温过高的原因，并提出有效的解决方法。旨在更好的应对此类问题的发生，促进风力发电机组的正常运行，增加经济效益。
关键词：风力发电机组；齿轮箱；高温问题；原因；方法
在经济社会高速的发展背景下，社会各个领域对电力能源的需求不断加大。风能作为一种清洁可再生能源也因此受到了世界各国的广泛关注，风力发电迅速发展起来，风力发电装机容量也不断扩大。但是在风力发电过程中，发电机组齿轮箱高温问题却没有得到技术上的重大突破。齿轮箱油温高低直接影响齿轮油各项化学性能指标，对齿轮箱的正常运行有着重大影响。齿轮箱良好的润滑与冷却系统的性能，不但能有效保护齿轮箱内部齿轮与轴承，同时还可降低振动吸收冲击，减低摩擦，防止齿轮点蚀和齿面胶合等，关系着齿轮箱的使用寿命。因此，对风力发电机组齿轮箱高温问题展开研究，并提出有效的解决方法。
1风力发电机组齿轮箱润滑与冷却系统的工作过程及原理
风力发电机组齿轮箱的正常工作油温通常在-15℃～75℃之间。当齿轮箱油温高于75℃时。风机会自动限制出力。从而保护风机。当油温高于80℃时，风机会自动报齿轮箱油温高而故障停机。而当齿轮温度在-15℃时，齿轮箱中的加热器会自动加热，将齿轮箱油加热到-15℃以上，当温度在-15℃～45℃之间时。齿轮箱油流动的路径为油泵到滤芯再到齿轮箱。在这一过程中如果系统压力高于10bar，那么齿轮箱油将直接通过润滑泵到单向阀再到齿轮箱，这样加速油的循环。使得油温快速升高。随着油温的升高，系统压力也会随之降低。当压力在3bar～10bar时，溢流阀会自动关闭，3bar的溢流阀会自动打开。油经过粗滤流回到齿轮箱。当齿轮箱油温进一步升高时，3bar溢流阀会自动关闭。齿轮箱油经过滤芯两级过滤后回到油箱。如果齿轮箱油温高于45℃而低于60℃时，温控阀将开始动作。温控阀是由充满蜡的混合物和一个带工作塞的压力安全外壳组成温控阀的工作原理是当油温上升时。蜡的体积开始随着温度的升高而膨胀，并且通过传递压力给一个橡胶弹性体，直接推动工作塞。此时，阀体开始整齐地移动，并通往冷却器通道，活塞的移动完全通过油温来控制，不需要增加任何外界的附加能量当油温低于45℃时，齿轮箱油的循环路径是通过旁通模式，直接从齿轮箱，再直接回到齿轮箱中去。
当温度在45℃～60℃之间时，齿轮箱油的循环路径是通过混合模式，直接经过齿轮箱，部分通过旁路直接流回到齿轮箱，另外一部分经过散热片流回到齿轮箱。
当温度高于60℃时，齿轮箱油循环路径是通过全冷却模式，直接经过齿轮箱，待全部散热片冷却后再流回到齿轮箱。
2风力发电机组齿轮箱油温过高原因分析及解决办法
(1)检查温度传感器
检查温度传感器功能是否正常，用万用表检测温度传感器的阻值与温度的关系是否与PT铂电阻的温度与阻值对应表相对应。如有误差。需更换温度传感器或者做相应的接屏蔽线等处理措施。
(2)散热片检查
检查散热片是否漏油或是否有大量的灰尘和污垢。因为大量的灰尘会堵住散热片的通风道，会影响散热片的散热效果。如果散热片渗油，需更换散热片：如果是散热片含有大量的灰尘和污垢，需及时用高压水枪和纯净水对散热片进行冲洗。也可以在散热片底部加装防尘网。对散热片进行防尘、防絮保护，从而保证散热片的清洁和正常的工作。同时也能延长散热片的使用寿命。减少检修人员的工作量。
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(3)温控阀的检查
温控阀在齿轮箱油温小于45℃时，不动作：当齿轮箱油温大于45℃时，温控阀开始动作：当齿轮箱油温大于60℃时，温控阀切换动作全部完成。由于齿轮箱油温设定最大值为75℃。根据齿轮箱润滑及冷却的工作原理可知。当齿轮箱油的温度大于75℃时，齿轮箱油的循环路径是通过全冷模式完成的，因此可以对旁路油管与去冷却器油管进行对比。正常情况下，当油温在45℃左右时．齿轮箱上的旁路油管应该在45℃左右。而去散热片的油管温度应该为机舱环境温度。当油温在45℃～60℃之间时。旁路油管也逐步关闭。而去散热片的油管温度应逐渐升高。当齿轮箱油的油温大于60℃时，齿轮箱油循环通过全冷模式完成，途径散热片，油冷风扇给散热片强制进行风冷。如果在油温大于50℃后。而齿轮箱去散热片的油管温度一直是冷的，则有可能温控阀异常。需重新更换温控阀。对于我国南方的风电场。可以根据实际地理位置和气候的情况。对温控阀进行改造。可以直接将温控阀改为单向阀。具体方法为直接在温控阀的顶针处加一高度与顶针行程相等高度的空心抱箍。使温控阀的顶行程一直处于最大位置。这样就可以使得齿轮箱油的循环路径一直为全冷却模式。齿轮箱油全部经过散热片冷却后再流回到齿轮箱中去。对于我国的北方风场。由于天气异常寒冷，一旦风机停机后。再重新起机，齿轮箱油预热的时间较长。如果将温控阀改为单向阀。则齿轮箱预热时间会更长，具体情况可根据当地的实际情况进行改造。
(4)单向阀检查
风力发电机组齿轮箱单向阀设定压力为10bar，作用是当润滑系统压力超过10bar时单向阀打开，能够做到对液压系统卸荷和保护的作用。单向阀是否损坏，可以通过风机的操作面板，直接启动油冷循环系统的油泵，注意观察齿轮箱冷却系统的压力，如果压力低于10bar，用手触摸单向阀及相连接的油管。如果温度较高，则说明单向阀已打开，单向阀打开的原因有两种，一是齿轮箱冷却回路之间存在堵塞现象，导致管路中压力较大，使得单向阀打开。另外一种原因就是可能单向阀损坏，则需要更换单向阀。
（5）齿轮箱内油位和油液的检查
齿轮箱油位的检查需在风机停机静止半小时后检查较为准确。只有这样检查的油位才是齿轮箱实际的油位。如果齿轮箱的油位较低，则齿轮箱内部油液循环的速度加快。齿轮油散热的时间较短 、散热效果就会变差，导致齿轮箱发热。如果齿轮箱的油位过高，则齿轮箱
内部的齿轮和轴承周围的油太多，会导致齿轮和轴旋转的时候，摩擦阻力增大，从而产生大量的热能。热量如果散不出去，而风机却又在长时间大负荷的环境下工作，这样也会使油温迅速升高。同时应注意检 查齿轮油是否有变质、乳化、气泡等现象，因为润滑油的性能也同样会影响齿轮箱的冷却能力。
（6）齿轮箱滤芯检查
打开滤芯端盖。检查滤芯底座有无杂质，用吸铁棒检查滤芯处的油液是否含有铁屑。如有铁屑需进一步用工业内窥镜检查齿轮箱内部齿轮齿面情况；如发现齿轮箱齿轮会轴承磨合异常，这也有可能是导致油温升高的一个原因，应检查滤芯是否有堵塞现象。如果发现滤芯有堵塞现象，需要及时更换滤芯。
（7）冷血风扇电机及风扇检查
对齿轮箱冷却风扇电机接线检查，按电机铭牌的接线方式检查接线是否正常，如不正常，需重新接线；检查冷却风扇电机的旋转方向是否正常，如不正常，需调整电机旋转方向；检查冷却风扇叶轮风扇安装方向是否正常，如不正常，需调整叶轮风扇方向；检查冷却风扇周围的帆布是否脱落，如有脱落，需重新紧固。
（8）油泵电机排查
检查油泵电机接线检查，如不正常需重新接线；检查油泵电机叶轮专项是否正常，如不正常需调整电机旋转方向。
3日常维护
在对齿轮箱润滑及冷却系统的日常年度维护及平常巡查过程中，需特别注意以下几点：1)对润滑及冷却系统的元器件和接线需定期检查；2)保持齿轮箱中齿轮油的液位，使齿轮箱中齿轮油有足够的循环冷却条件；3）检查齿轮箱润滑系统的管路是否畅通，散热片是否清洁；4)加强对齿轮箱油液的分析，对齿轮箱油液的性能做到心中有数；5)加强齿轮箱振动的检查，及时发现齿轮箱的早期故障。
参考文献:
[1]吴伟强.浅析风力发电技术的发展与发电机组齿轮箱研究[J].时代报告（学术版），2016，（12）.
论文作者:刘志恒
论文发表刊物:《电力设备》2018年第31期
论文发表时间:2019/5/5
标签：齿轮箱论文; 散热片论文; 单向阀论文; 油管论文; 温度论文; 温控阀论文; 风扇论文; 《电力设备》2018年第31期论文;