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    風電齒輪箱的故障分析、維護與保養

       日期:2018-09-26     來源:中國節能在線    瀏覽:39    評論:0    

      2013年10月18日上午,北京國際風能暨展覽會——風電技術論壇——風電故障與分析。博世力士樂中國風能服務業務高級經理王宏智先生介紹風電齒輪箱的故障分析、維護與保養。以下是全文:

      王宏智:謝謝杜老師,我是來自博世力士樂中國的王宏智,我主要負責我們公司風能服務業務。今天既然是技術論壇,所以我今天也不想做任何的公司介紹,我就是想跟大家探討一下技術問題。

      剛才在杜老師的報告里面,大家看到了,我們風能的機組的問題還是不少的。在齒輪箱的方面,就是我剛才看到齒輪箱它的應該應該是排在前五位的,另外,在風電齒輪箱的故障時間里面它是排在第三位的,所以風電齒輪箱對于風電機組來說是一個非常重要的部件,它一旦有問題,對整個機組的運行會產生一個比較大的損失,特別是在時間上,還有我們發電量上的一個損失。

      我今天的題目就是有關風電齒輪箱的故障分析、維護與保養。今天和大家探討四個方面的問題。一個是風電齒輪箱常見故障。第二、基于故障的原因分析。第三、維護各保養。第四、運輸和存儲。

      先看第一個,常見故障。通過我這些年在風電齒輪箱服務行業里面,因為我也訪問了很多的風場,同時我們也做一些服務的業務。在風電齒輪箱的故障方面,我把這個故障總結為九類常見的故障。這九類主要的故障,第一類我們可以看到是齒輪的損傷,第二類是軸承損傷,第三類是鋼體的開裂,第四個是銹蝕,第五是滲漏油,第六、螺栓斷裂、第七、機械泵損壞,第八、異響和振動,第九、油溫和油壓的異常。

      在齒輪損傷方面主要分為四類損傷,第一個是微點蝕,第二個是膠合,膠合也是相對比較嚴重的齒輪故障。第三、靜止壓痕,最后是短齒,在齒輪損傷里面非常嚴重。微點蝕的特點主要在齒輪表面有一些微暗狀的點狀物,實際上是非常微笑的凹痕,它的形成原因最主要是跟齒輪表面的粗糙度以及油墨的厚度有關系,它產生的原因,比如頻率的載荷,速度變化,齒面的粗糙度,油液清潔度,齒面硬度。需要采取的措施,第一、必須保持潤滑油的冷卻、清潔度和含水量。第二、監測潤滑油的質量以及顆粒度,以及監測齒輪箱的振動和載荷變化,我們齒面上出現微點蝕以后可以通過齒面的重新磨齒把它修復的。

      膠合的特點就是在齒輪表面,我們可以看到有一些細條文狀的痕跡,與輪齒的滑動方向是一致的,它的位置也是發生在齒面。膠合產生的原因主要是因為齒面間的高速重載,導致齒面的文化快速上升,以及潤滑失效,還有較差的齒面的潤滑狀況,還有齒面的硬度不夠,都會產生膠合。它的預防措施和微點蝕也是基本相似的,一個是保持潤滑油的質量,就是它的冷卻,清潔度,含水量,性外確保它在嚙合初期的潤滑,第三個就是監測齒輪箱的振動和載荷變化。第四個就是如果說膠合不是很嚴重的情況下,硬度層允許是可以通過磨齒,但是如果膠合很嚴重,這個是沒有辦法,就是它的膠合程度如果必須深,這個是需要更換的,就是磨齒也沒有辦法。

      靜止壓痕,它的特點就是在齒面形成細狀的痕跡,這個痕跡是一種接觸腐蝕,嚴重時候壓痕周圍還有一些點蝕。還有的特點就是你看到條文狀況不是很明顯,靜止壓痕也是風機運維里面經常出現的狀況,最常出現的狀況就是長時間停機以后,很多的風機如果某一個部件損傷了以后,需要更換,長時間停機,在齒輪的部位,兩個齒之間會經常產生嚙合。它的預防措施就是在長時間停機的狀況下必須在一定的時間之內要對風力發電機進行空轉,保證充分的潤滑,轉換它的接觸面。另外,如果齒輪箱在長期存儲的時候,沒有上到天上去的時候,應該手動空轉齒輪箱,另外壓痕較深,可以通過磨齒修復。另外,如何發現靜止壓痕,可以通過振動傳感器進行監測。

      斷齒,它在齒輪損傷里面是非常嚴重的這么一個齒輪損傷。我們肉眼直接就可以看到,它的齒輪就斷掉了,它的形成煙癮,齒面硬度不夠,第二、超高載荷的連續運行,第三、有硬質物體,包括其他方面的斷齒,它的細小的一些部件落到齒面之間,它的磨損加劇,造成齒輪嚙合出的斷齒。如何預防和維修斷齒?主要是定期監測油品的質量,另外定期監測磁堵和磁性油標,還有在異響和振動較大的時候必須馬上停機,另外斷齒只能更換,沒有辦法修復。

      軸承損傷,也是經常發生的一個損傷現象,就是說軸承損傷主要發生在比如軸承的滾珠以及軸承的滾道上,它有嚴重的磨損,也有靜止壓痕,還有滾珠的一些腐蝕這些特點。形成原因,軸承的損傷大部分原因還是因為潤滑不充分,另外就是如果超過極限載荷,軸承也容易損傷。還有在更換不同型號潤滑油的時候,如果潤滑油之間的互溶性不好,會產生化學反映,另外就是長時間的停機和存儲,其他部件損壞造成的碎硝。預防和維修措施,就是確保充分潤滑,確保潤滑油的油品質量,按期進行油檢。

      箱體開裂,它的特點主要是齒圈,殼體部位,這是我到廣東的一個風場,看到它拆下來的齒輪箱開裂,開裂有的是在箱體上。它形成的原因,齒輪箱沖擊載荷比較大,風機轉動垂直軸向載荷郭達,另外就是齒輪箱箱體材料問題。預防和維修,定期檢查齒輪箱的體狀況,一旦發生箱體開裂需要馬上停機。箱體在齒輪箱里面是一個鑄件,如果箱體一旦發生損傷,維修時間非常長。因為一般來說,運行齒輪箱時間都比較長,如果再找齒輪箱廠家定同樣型號的齒輪箱,他再找鑄件供應商,這個時間飛機長。

      銹蝕,主要在箱體外部或者箱體內容。形成原因就是箱體外部油漆脫落、齒輪箱長期存放,保養不當,箱體內部部件防銹油膜損壞。預防和維修原因,定期檢查齒輪箱箱體和內部狀況,如果外部發生銹蝕,需要進行補漆,內部可以跑合去除銹蝕。

      滲透油,它的原因有很多,特點主要是有一些比如齒圈和箱體結合處的滲透,高速軸,低速軸的滲透,還有潤滑冷卻系統的管路出現滲漏。它的原因很多,一般發生滲漏油,我們上到機艙里面首先會檢查齒輪箱上面的空氣濾芯,很大一部分的程度,因為滲透油是因為空氣濾芯堵塞造成箱體壓力過大,如果把空氣濾芯換掉,如果還滲透油,我們就要檢查各個密封部位,到底從哪個地方滲透出來。比如齒圈、箱體的螺栓松動,還有密封膠條,還有盤根部的磨損,導致回油孔的堵塞。預防和維修措施就是定期更換空氣濾芯,定期檢查齒輪箱易漏油處的狀況,以及密封部委膠條的損傷,或者選用的型號是不是有問題。

      連接螺栓損壞,因為齒輪箱是由有力臂、殼體、齒圈組合而成,它需要用螺栓結合,螺栓損壞也是容易發生的一個故障。它的原因第一是齒輪箱沖擊載荷的問題,第二、螺栓本身的問題,第三、我們在運維和安裝的時候沒按規定力矩擰緊螺栓,第三個原因出現的可能性很大。有時候擰的過緊,齒輪箱超過它的范圍就會造成螺栓的首先斷裂。預防和維修措施就是檢查齒輪箱的螺栓狀況,裝配螺栓的時候按照規定的力矩擰緊,如果發現螺栓變形或者斷裂,必須要馬上停機。

      機械泵損壞,機械泵在齒輪箱里面它的功能就是把潤滑油打到每一個軸承的部位,它一般是在高速端,它運轉也是屬于高速運轉,所以它也容易出問題。機械泵的損壞,一般的特點就是齒輪的銹蝕和一般齒輪的斷裂。形成的原因由于長期存儲,沒有好防銹的處理,第二就是其他部位的損傷。預防和維修,就是長時間存儲需要定期的轉動高速軸,如果更換機械泵,我們可以在機艙里面進行,機械泵的運轉屬于有異響需要立即停機。

      異響和振動,齒輪箱里面如果有問題,最容易異響和振動來表現。

      油溫和油壓,通過油溫油壓的升高,我們可以檢查一下,比如是不是機械泵的問題,齒輪的問題,是不是潤滑系統的問題。這九類故障是在我們風電齒輪箱的運行里面最常見的。

      下面就是針對九類故障總結出來六類的原因。產生這些故障主要的原因我們可以看到,也這么六類。第一、設計原因,如果設計的不好,載荷如果沒有計算好,就會在后期的運維當中產生很多問題。另外,材料和熱處理,制造原因,維護和存儲原因,運輸和安裝原因,運行原因,這都是造成齒輪箱故障的主要原因。設計原因,比如傳動鏈的載荷計算有問題,齒面的接觸強度,軸承的計算偏差,包括潤滑系統,密封系統的設計不合理都會產生問題。

      材料和熱處理也是容易產生問題的一個原因,這個里頭我有這么一個案例,它是黑龍江的一個風場因為材料的問題產生的這么一個疲勞斷裂,這是中間軸的一個斷裂,這個就是主要我們通過分析又可以看出它主要是因為材料和熱處理的一個問題。

      制造原因,比如齒面的磨削形成的粗糙度不夠,還有配合精度不合格造成的滲透油,包括密封圈,裝配的誤差都會產生問題,這個底下就是一個風場齒輪箱齒面的一個微點蝕的特征,它左邊是一個低倍望遠鏡看的,右邊是高倍望遠鏡看到的。微點蝕也是最容易由制造源產生的。

      維護和存儲原因,這個里頭我們看兩個實例,上海某一個風場在換油的時候,油之間的互溶性不好,造成了軸承的保持架出現了腐蝕,這臺風機腐蝕以后在那兒停了一年多,他們跟潤滑油的廠家打官司,就是因為他之前提供的報告和最后產生的結果不一致。這個是福建的一個風場的齒輪箱,就是因為它的齒輪箱產生問題以后,把它吊裝下來,沒有做好防銹處理,這種事實際上可以完全避免的。

      運輸和安裝原因,我們這個也是容易產生問題的,我們做這個服務,遇到很多的情況,就是因為齒輪箱運輸的時候跌落,這個案例就是有一個風場運輸過程當中跌落,它的扭力臂部位摔傷了,但是直接影響到內部的齒輪。這是山東的一個風場用液壓扳手,就是操作不當,安裝的時候液壓扳手損壞,里面有問題,造成了整個的螺栓的斷裂。

      運行的原因,靜止壓痕是運行當中的一個最主要出現的原因,這是上海的一個風場,它停機了一年以后,沒有做任何的空轉還有潤滑,造成齒輪各個齒高速、中間、低速齒都產生了靜止壓痕。這是福建一個風場斷齒以后沒有產生急速停機,造成其他斷齒的部位插到低速軸的齒輪里邊。所以,就被壓到低速軸的齒面里面,所以實際上這些產生的問題,運行當中都可以避免。

      維護和保養,怎么對齒輪箱進行有效的維護和保養?一般來說,潤滑油在齒輪箱里面是一個最重要的,我們在維護和保養方面必須要引起足夠重視的這么一個,就是對齒輪箱維護保養影響比較大的因素。新機運行250小時,需要做第一次的油樣分析,半年以后再做一次,三年以后,根據油樣分析的結果決定是否要更換潤滑油。更換油的時候,首先要更換同型號,同品牌,如果同型號,同品牌做不到,我們必須做互溶性的試驗。濾芯需要12個月更換一次,日常維護一般來說1-3個月,比如檢查齒輪箱的箱體外觀,螺栓,包括管路等。

      更換油濾,必須要觀察油濾上是不是有鐵屑,如果堵塞,油濾必須要更換,說明這個潤滑油里面是有問題了,就是要詳細檢查各個齒輪的部位。另外,檢查磁棒,齒輪箱里面我們一般在外部設一個磁棒伸到齒輪箱的內部,如果磁棒干凈,我們肉眼觀察齒輪箱里面沒有問題,如果上面吸附了很多的金屬粉末,或者鐵屑,說明某一個部位磨損嚴重。

      磁堵,齒輪箱的各個部委都會設置一些磁堵,如果干凈,或者沒有問題。

      空氣濾芯,也是很重要的一個部件,我們首先檢查它是否干凈,如果它有堵塞,或者非常贓,需要馬上更換。

      還有長時間的停機和齒輪箱長時間的存放,我們必須要每3個月手動盤車數圈,增加潤滑,并防止靜止壓痕。還有機械泵長時間存放的時候也必須做好潤滑。

      內窺鏡檢查是我們對齒輪箱內部進行檢查的一個有效手段。一般我們通過內窺鏡可以看到各個部位軸承的狀況,包括齒面的狀況,包括肉眼從觀察口看不到的這些地方。

      運輸和存儲,這對齒輪箱的維護保養也是非常重要的,存儲一般我們是在干燥通風的環境當中,地面保持水平,齒輪箱要安放平穩,齒輪箱保持一個靜止狀態。另外又要做好防銹處理,還有不能露天存放,有一些風場因為存儲條件不好,經常把齒輪箱放到露天的,這很容易出問題。還有天氣狀況,根據天氣狀況,我們要每6-12個月重新涂抹一下防銹劑,環境條件應該保持在空氣濕度低于70%,溫度一般在18到45度之間。存儲中,齒輪箱上的孔需要加蓋油脂。特別是在運輸,運輸當中我們這個也要重視,就是有一些物流公司我們在運輸的時候特別之前要檢查一下它的資質,是不是用過齒輪箱,還有包裝,固定非常重要,因為齒輪箱的跌落也是我們經常遇到的一個情況,造成齒輪箱不必要的損失。

      這個就是我的報告內容,我最后想說一句,在齒輪箱的維護和保養方面,我們應該最先做到一個積極的預防還有維護。就是要轉變以前很被動的方式,就是遇到問題才檢查它,維修它,而是遇到問題之前,就要采取積極的措施去預防和維護,這樣才能使齒輪箱的壽命更長,我們機組運行的壽命更長,以及我們發電的效益更好,謝謝大家!

     
    標簽: 風電齒輪箱
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