風電齒輪箱的現(xiàn)狀調(diào)查與損壞原因分析
隨著風電機組運行時間的延長，由于風電場環(huán)境惡劣，齒輪箱的故障越來越頻繁出現(xiàn)，諸如漏油，齒面點蝕、剝落、斷齒、異常磨損，軸承跑圈、滾道點蝕、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、載荷計算、軸承選型、材料選擇、制造加工、出廠前的試車及清潔等;運行因素：控制策略、監(jiān)控措施、維護方法;環(huán)境因素：氣候、變化無常的風況;控制因素：任何一個環(huán)節(jié)控制不到位，均會導(dǎo)致隱患，從微小缺陷擴展成大缺陷，從而引起機械部分不可逆的損壞。
因此，風電機組齒輪箱從出廠到淘汰報廢，我們要以全壽命周期管理理念，通過精心維護、科學管理來降低齒輪箱損壞率及下架率、縮短恢復(fù)時間，實現(xiàn)齒輪箱長壽命健康運行，提高機組利用率。
損壞原因概略分析
齒輪箱損壞下架的原因很多，通過調(diào)查及數(shù)據(jù)統(tǒng)計，缺陷主要表現(xiàn)為：齒輪斷齒，齒面點蝕、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為齒部接觸不良，出現(xiàn)偏載，局部應(yīng)力過大、引起微裂紋并逐步擴展，致使齒面燒傷、點蝕、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)計制造、材料及熱處理、運行維護、控制策略、環(huán)境等因素都可能有關(guān)。每一臺齒輪箱下架具體情況會不同，但一般來說，制造初始缺陷是潛在誘因，在使用過程中若載荷復(fù)雜、維護不當、不及時跟蹤處理會加速缺陷擴展。
需停機處理的故障主要集中在管路漏油、高速軸、電動泵、油溫油壓報警、濾芯、冷卻系統(tǒng)、軸承及異響。這些故障會直接造成齒輪、軸承潤滑不良，若不及時處理會引起齒輪和軸承出現(xiàn)缺陷并擴展，甚至會導(dǎo)致下架。
全壽命周期內(nèi)運行維護及管理要求
從出廠起，到運行維護、監(jiān)控、故障處理、備件儲備，以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化等每個環(huán)節(jié)均需加強管理。做好前期控制，及時發(fā)現(xiàn)問題、盡早處理，預(yù)防為主、防治結(jié)合，嚴格執(zhí)行齒輪箱專項檢查，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、清潔
齒輪箱裝配完成，必須嚴格按照檢驗規(guī)范進行整箱檢驗，按試車規(guī)范進行加載試車。循環(huán)跑油后，尤其要保證出廠前的清潔度，達到齒輪箱清潔度要求，嚴格按采購方和制造方雙方技術(shù)協(xié)議要求進行相應(yīng)取樣檢測，嚴禁有大的金屬鐵屑、雜物殘留在齒輪箱內(nèi)，否則上天運行后，過濾系統(tǒng)在短時間內(nèi)不能完成全部過濾，甚至某些殘留物至始至終都不能通過過濾系統(tǒng)過濾。殘留鐵屑會在齒輪箱運行過程中對齒面、軸承滾道進行擠壓，導(dǎo)致壓痕、磨痕。
對新出廠齒輪箱加注新潤滑油時，新油的清潔度需達到ISO440617/15/12標準，否則需經(jīng)過過濾。由裝配單位對每批次新齒輪箱潤滑油的清潔度進行合適比例的抽檢，抽檢樣本送具有資質(zhì)的檢測機構(gòu)檢驗，并將所有檢測結(jié)果進行建檔。
二、存放和停機要求
(一)塔下存放
若齒輪箱出廠后需長時間放置，必需制定相關(guān)存放要求，并嚴格執(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)定做維護保養(yǎng)：齒輪箱存放一段時間后，按要求去除內(nèi)部零件的灰塵、水汽、銹蝕后，潤滑系統(tǒng)加油、通電，啟動油泵進行泵油循環(huán)，并以適當速度盤動高速軸;
(二)塔上停機
當風電機組不發(fā)電時，如機組吊裝完成后以及后期運行臨時停機，需對齒輪箱做好相關(guān)保護。
(1)如果傳動鏈必須被鎖死，連續(xù)鎖住時間不能太長，一般不超過一周。因為鎖緊銷與鎖緊盤存在間隙，葉輪的晃動會導(dǎo)致齒輪副嚙合齒的來回擺動，時間過久會在嚙合處產(chǎn)生微動磨損。
(2)空轉(zhuǎn)時，需限制轉(zhuǎn)速，一般控制在300rpm以內(nèi)，且保證齒輪箱內(nèi)部零件的足夠潤滑。
三、加強日常運行維護管理
做好日常巡檢、定期維護，是風電場目前降低齒輪箱故障率的主要手段。必須按照主機廠商作業(yè)指導(dǎo)書內(nèi)容(如《風電機組齒輪箱全壽命周期內(nèi)運行維護指導(dǎo)書》)，保質(zhì)保量地進行維護工作，確保齒輪箱良好潤滑。按檢查難度、周期性要求、齒輪箱結(jié)構(gòu)特點制定維護項目，包括：日常巡檢、每季度項目、半年檢查項目與年度檢查項目。
嚴禁屏蔽齒輪箱油溫、油壓、油位、濾芯堵塞等報警信號，遇到報警未查明原因和解決之前，禁止為保發(fā)電量而啟機運行。在設(shè)計上報警不停機的信號，也需盡快處理，不能延誤和遺忘。當風電機組報其它錯誤時，風電場運行人員首先嘗試的處理方法為遠程復(fù)位(夜間值班期間尤為突出)。這種做法并不合適。少量誤報故障確實可通過復(fù)位消除，但頻繁的自動復(fù)位動作只會增加對齒輪箱的沖擊，加速齒輪、軸承的疲勞損壞，縮短齒輪箱服役時間。因此，出現(xiàn)報警信號時，應(yīng)停機檢查，及時找到問題原因并徹底處理。
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