風(fēng)電齒輪箱的現(xiàn)狀調(diào)查與損壞原因分析
隨著風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，由于風(fēng)電場(chǎng)環(huán)境惡劣，齒輪箱的故障越來(lái)越頻繁出現(xiàn)，諸如漏油，齒面點(diǎn)蝕、剝落、斷齒、異常磨損，軸承跑圈、滾道點(diǎn)蝕、剝落等現(xiàn)象。
導(dǎo)致出現(xiàn)上述缺陷因素很多，包括制造因素：齒輪箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、載荷計(jì)算、軸承選型、材料選擇、制造加工、出廠前的試車及清潔等;運(yùn)行因素：控制策略、監(jiān)控措施、維護(hù)方法;環(huán)境因素：氣候、變化無(wú)常的風(fēng)況;控制因素：任何一個(gè)環(huán)節(jié)控制不到位，均會(huì)導(dǎo)致隱患，從微小缺陷擴(kuò)展成大缺陷，從而引起機(jī)械部分不可逆的損壞。
因此，風(fēng)電機(jī)組齒輪箱從出廠到淘汰報(bào)廢，我們要以全壽命周期管理理念，通過(guò)精心維護(hù)、科學(xué)管理來(lái)降低齒輪箱損壞率及下架率、縮短恢復(fù)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)齒輪箱長(zhǎng)壽命健康運(yùn)行，提高機(jī)組利用率。
損壞原因概略分析
齒輪箱損壞下架的原因很多，通過(guò)調(diào)查及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，缺陷主要表現(xiàn)為：齒輪斷齒，齒面點(diǎn)蝕、磨損、剝落，內(nèi)齒圈斷裂，行星輪損壞卡死，軸承磨損、內(nèi)外圈跑圈等。
引起這些缺陷的直接原因主要是因?yàn)辇X部接觸不良，出現(xiàn)偏載，局部應(yīng)力過(guò)大、引起微裂紋并逐步擴(kuò)展，致使齒面燒傷、點(diǎn)蝕、剝落，導(dǎo)致齒的局部斷裂。而引起這些現(xiàn)象的間接原因與設(shè)計(jì)制造、材料及熱處理、運(yùn)行維護(hù)、控制策略、環(huán)境等因素都可能有關(guān)。每一臺(tái)齒輪箱下架具體情況會(huì)不同，但一般來(lái)說(shuō)，制造初始缺陷是潛在誘因，在使用過(guò)程中若載荷復(fù)雜、維護(hù)不當(dāng)、不及時(shí)跟蹤處理會(huì)加速缺陷擴(kuò)展。
需停機(jī)處理的故障主要集中在管路漏油、高速軸、電動(dòng)泵、油溫油壓報(bào)警、濾芯、冷卻系統(tǒng)、軸承及異響。這些故障會(huì)直接造成齒輪、軸承潤(rùn)滑不良，若不及時(shí)處理會(huì)引起齒輪和軸承出現(xiàn)缺陷并擴(kuò)展，甚至?xí)䦟?dǎo)致下架。
全壽命周期內(nèi)運(yùn)行維護(hù)及管理要求
從出廠起，到運(yùn)行維護(hù)、監(jiān)控、故障處理、備件儲(chǔ)備，以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化等每個(gè)環(huán)節(jié)均需加強(qiáng)管理。做好前期控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、盡早處理，預(yù)防為主、防治結(jié)合，嚴(yán)格執(zhí)行齒輪箱專項(xiàng)檢查，建立齒輪箱狀態(tài)跟蹤檔案，不斷完善故障處理方法。
一、出廠前的試驗(yàn)、清潔
齒輪箱裝配完成，必須嚴(yán)格按照檢驗(yàn)規(guī)范進(jìn)行整箱檢驗(yàn)，按試車規(guī)范進(jìn)行加載試車。循環(huán)跑油后，尤其要保證出廠前的清潔度，達(dá)到齒輪箱清潔度要求，嚴(yán)格按采購(gòu)方和制造方雙方技術(shù)協(xié)議要求進(jìn)行相應(yīng)取樣檢測(cè)，嚴(yán)禁有大的金屬鐵屑、雜物殘留在齒輪箱內(nèi)，否則上天運(yùn)行后，過(guò)濾系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)不能完成全部過(guò)濾，甚至某些殘留物至始至終都不能通過(guò)過(guò)濾系統(tǒng)過(guò)濾。殘留鐵屑會(huì)在齒輪箱運(yùn)行過(guò)程中對(duì)齒面、軸承滾道進(jìn)行擠壓，導(dǎo)致壓痕、磨痕。
對(duì)新出廠齒輪箱加注新潤(rùn)滑油時(shí)，新油的清潔度需達(dá)到ISO440617/15/12標(biāo)準(zhǔn)，否則需經(jīng)過(guò)過(guò)濾。由裝配單位對(duì)每批次新齒輪箱潤(rùn)滑油的清潔度進(jìn)行合適比例的抽檢，抽檢樣本送具有資質(zhì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)，并將所有檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行建檔。
二、存放和停機(jī)要求
(一)塔下存放
若齒輪箱出廠后需長(zhǎng)時(shí)間放置，必需制定相關(guān)存放要求，并嚴(yán)格執(zhí)行。
(1)環(huán)境要求：做好防水、防潮、防塵措施以及內(nèi)外零件防腐蝕;
(2)定期進(jìn)行內(nèi)部油管、齒輪、軸承銹蝕的檢查，空濾狀態(tài)及失效檢查;
(3)按規(guī)定做維護(hù)保養(yǎng)：齒輪箱存放一段時(shí)間后，按要求去除內(nèi)部零件的灰塵、水汽、銹蝕后，潤(rùn)滑系統(tǒng)加油、通電，啟動(dòng)油泵進(jìn)行泵油循環(huán)，并以適當(dāng)速度盤動(dòng)高速軸;
(二)塔上停機(jī)
當(dāng)風(fēng)電機(jī)組不發(fā)電時(shí)，如機(jī)組吊裝完成后以及后期運(yùn)行臨時(shí)停機(jī)，需對(duì)齒輪箱做好相關(guān)保護(hù)。
(1)如果傳動(dòng)鏈必須被鎖死，連續(xù)鎖住時(shí)間不能太長(zhǎng)，一般不超過(guò)一周。因?yàn)殒i緊銷與鎖緊盤存在間隙，葉輪的晃動(dòng)會(huì)導(dǎo)致齒輪副嚙合齒的來(lái)回?cái)[動(dòng)，時(shí)間過(guò)久會(huì)在嚙合處產(chǎn)生微動(dòng)磨損。
(2)空轉(zhuǎn)時(shí)，需限制轉(zhuǎn)速，一般控制在300rpm以內(nèi)，且保證齒輪箱內(nèi)部零件的足夠潤(rùn)滑。
三、加強(qiáng)日常運(yùn)行維護(hù)管理
做好日常巡檢、定期維護(hù)，是風(fēng)電場(chǎng)目前降低齒輪箱故障率的主要手段。必須按照主機(jī)廠商作業(yè)指導(dǎo)書內(nèi)容(如《風(fēng)電機(jī)組齒輪箱全壽命周期內(nèi)運(yùn)行維護(hù)指導(dǎo)書》)，保質(zhì)保量地進(jìn)行維護(hù)工作，確保齒輪箱良好潤(rùn)滑。按檢查難度、周期性要求、齒輪箱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)制定維護(hù)項(xiàng)目，包括：日常巡檢、每季度項(xiàng)目、半年檢查項(xiàng)目與年度檢查項(xiàng)目。
嚴(yán)禁屏蔽齒輪箱油溫、油壓、油位、濾芯堵塞等報(bào)警信號(hào)，遇到報(bào)警未查明原因和解決之前，禁止為保發(fā)電量而啟機(jī)運(yùn)行。在設(shè)計(jì)上報(bào)警不停機(jī)的信號(hào)，也需盡快處理，不能延誤和遺忘。當(dāng)風(fēng)電機(jī)組報(bào)其它錯(cuò)誤時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行人員首先嘗試的處理方法為遠(yuǎn)程復(fù)位(夜間值班期間尤為突出)。這種做法并不合適。少量誤報(bào)故障確實(shí)可通過(guò)復(fù)位消除，但頻繁的自動(dòng)復(fù)位動(dòng)作只會(huì)增加對(duì)齒輪箱的沖擊，加速齒輪、軸承的疲勞損壞，縮短齒輪箱服役時(shí)間。因此，出現(xiàn)報(bào)警信號(hào)時(shí)，應(yīng)停機(jī)檢查，及時(shí)找到問(wèn)題原因并徹底處理。
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