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风电齿轮箱的故障分析、维护与保养

2018-09-26 15:09:11来源:北极星电力网浏览: 评论:0
  2013年10月18日上午,北京国际风能暨展览会——风电技术论坛——风电故障与分析。博世力士乐中国风能服务业务高级经理王宏智先生介绍风电齿轮箱的故障分析、维护与保养。以下是全文:   王宏智:谢谢杜老师,我是来自博世力士乐中国的王宏智,我主要负责我们公司风能服务业务。今天既然是技术论坛,所以我今天也不想做任何的公司介绍,我就是想跟大家探讨一下技术问题。   刚才在杜老师的报告里面,大家看到了,我们风能的机组的问题还是不少的。在齿轮箱的方面,就是我刚才看到齿轮箱它的应该应该是排在前五位的,另外,在风电齿轮箱的故障时间里面它是排在第三位的,所以风电齿轮箱对于风电机组来说是一个非常重要的部件,它一旦有问题,对整个机组的运行会产生一个比较大的损失,特别是在时间上,还有我们发电量上的一个损失。   我今天的题目就是有关风电齿轮箱的故障分析、维护与保养。今天和大家探讨四个方面的问题。一个是风电齿轮箱常见故障。第二、基于故障的原因分析。第三、维护各保养。第四、运输和存储。   先看第一个,常见故障。通过我这些年在风电齿轮箱服务行业里面,因为我也访问了很多的风场,同时我们也做一些服务的业务。在风电齿轮箱的故障方面,我把这个故障总结为九类常见的故障。这九类主要的故障,第一类我们可以看到是齿轮的损伤,第二类是轴承损伤,第三类是钢体的开裂,第四个是锈蚀,第五是渗漏油,第六、螺栓断裂、第七、机械泵损坏,第八、异响和振动,第九、油温和油压的异常。   在齿轮损伤方面主要分为四类损伤,第一个是微点蚀,第二个是胶合,胶合也是相对比较严重的齿轮故障。第三、静止压痕,最后是短齿,在齿轮损伤里面非常严重。微点蚀的特点主要在齿轮表面有一些微暗状的点状物,实际上是非常微笑的凹痕,它的形成原因最主要是跟齿轮表面的粗糙度以及油墨的厚度有关系,它产生的原因,比如频率的载荷,速度变化,齿面的粗糙度,油液清洁度,齿面硬度。需要采取的措施,第一、必须保持润滑油的冷却、清洁度和含水量。第二、监测润滑油的质量以及颗粒度,以及监测齿轮箱的振动和载荷变化,我们齿面上出现微点蚀以后可以通过齿面的重新磨齿把它修复的。   胶合的特点就是在齿轮表面,我们可以看到有一些细条文状的痕迹,与轮齿的滑动方向是一致的,它的位置也是发生在齿面。胶合产生的原因主要是因为齿面间的高速重载,导致齿面的文化快速上升,以及润滑失效,还有较差的齿面的润滑状况,还有齿面的硬度不够,都会产生胶合。它的预防措施和微点蚀也是基本相似的,一个是保持润滑油的质量,就是它的冷却,清洁度,含水量,性外确保它在啮合初期的润滑,第三个就是监测齿轮箱的振动和载荷变化。第四个就是如果说胶合不是很严重的情况下,硬度层允许是可以通过磨齿,但是如果胶合很严重,这个是没有办法,就是它的胶合程度如果必须深,这个是需要更换的,就是磨齿也没有办法。   静止压痕,它的特点就是在齿面形成细状的痕迹,这个痕迹是一种接触腐蚀,严重时候压痕周围还有一些点蚀。还有的特点就是你看到条文状况不是很明显,静止压痕也是风机运维里面经常出现的状况,最常出现的状况就是长时间停机以后,很多的风机如果某一个部件损伤了以后,需要更换,长时间停机,在齿轮的部位,两个齿之间会经常产生啮合。它的预防措施就是在长时间停机的状况下必须在一定的时间之内要对u乐国际娱乐官网机进行空转,保证充分的润滑,转换它的接触面。另外,如果齿轮箱在长期存储的时候,没有上到天上去的时候,应该手动空转齿轮箱,另外压痕较深,可以通过磨齿修复。另外,如何发现静止压痕,可以通过振动传感器进行监测。   断齿,它在齿轮损伤里面是非常严重的这么一个齿轮损伤。我们肉眼直接就可以看到,它的齿轮就断掉了,它的形成烟瘾,齿面硬度不够,第二、超高载荷的连续运行,第三、有硬质物体,包括其他方面的断齿,它的细小的一些部件落到齿面之间,它的磨损加剧,造成齿轮啮合出的断齿。如何预防和维修断齿?主要是定期监测油品的质量,另外定期监测磁堵和磁性油标,还有在异响和振动较大的时候必须马上停机,另外断齿只能更换,没有办法修复。   轴承损伤,也是经常发生的一个损伤现象,就是说轴承损伤主要发生在比如轴承的滚珠以及轴承的滚道上,它有严重的磨损,也有静止压痕,还有滚珠的一些腐蚀这些特点。形成原因,轴承的损伤大部分原因还是因为润滑不充分,另外就是如果超过极限载荷,轴承也容易损伤。还有在更换不同型号润滑油的时候,如果润滑油之间的互溶性不好,会产生化学反映,另外就是长时间的停机和存储,其他部件损坏造成的碎硝。预防和维修措施,就是确保充分润滑,确保润滑油的油品质量,按期进行油检。   箱体开裂,它的特点主要是齿圈,壳体部位,这是我到广东的一个风场,看到它拆下来的齿轮箱开裂,开裂有的是在箱体上。它形成的原因,齿轮箱冲击载荷比较大,风机转动垂直轴向载荷郭达,另外就是齿轮箱箱体材料问题。预防和维修,定期检查齿轮箱的体状况,一旦发生箱体开裂需要马上停机。箱体在齿轮箱里面是一个铸件,如果箱体一旦发生损伤,维修时间非常长。因为一般来说,运行齿轮箱时间都比较长,如果再找齿轮箱厂家定同样型号的齿轮箱,他再找铸件供应商,这个时间飞机长。   锈蚀,主要在箱体外部或者箱体内容。形成原因就是箱体外部油漆脱落、齿轮箱长期存放,保养不当,箱体内部部件防锈油膜损坏。预防和维修原因,定期检查齿轮箱箱体和内部状况,如果外部发生锈蚀,需要进行补漆,内部可以跑合去除锈蚀。   渗透油,它的原因有很多,特点主要是有一些比如齿圈和箱体结合处的渗透,高速轴,低速轴的渗透,还有润滑冷却系统的管路出现渗漏。它的原因很多,一般发生渗漏油,我们上到机舱里面首先会检查齿轮箱上面的空气滤芯,很大一部分的程度,因为渗透油是因为空气滤芯堵塞造成箱体压力过大,如果把空气滤芯换掉,如果还渗透油,我们就要检查各个密封部位,到底从哪个地方渗透出来。比如齿圈、箱体的螺栓松动,还有密封胶条,还有盘根部的磨损,导致回油孔的堵塞。预防和维修措施就是定期更换空气滤芯,定期检查齿轮箱易漏油处的状况,以及密封部委胶条的损伤,或者选用的型号是不是有问题。   连接螺栓损坏,因为齿轮箱是由有力臂、壳体、齿圈组合而成,它需要用螺栓结合,螺栓损坏也是容易发生的一个故障。它的原因第一是齿轮箱冲击载荷的问题,第二、螺栓本身的问题,第三、我们在运维和安装的时候没按规定力矩拧紧螺栓,第三个原因出现的可能性很大。有时候拧的过紧,齿轮箱超过它的范围就会造成螺栓的首先断裂。预防和维修措施就是检查齿轮箱的螺栓状况,装配螺栓的时候按照规定的力矩拧紧,如果发现螺栓变形或者断裂,必须要马上停机。   机械泵损坏,机械泵在齿轮箱里面它的功能就是把润滑油打到每一个轴承的部位,它一般是在高速端,它运转也是属于高速运转,所以它也容易出问题。机械泵的损坏,一般的特点就是齿轮的锈蚀和一般齿轮的断裂。形成的原因由于长期存储,没有好防锈的处理,第二就是其他部位的损伤。预防和维修,就是长时间存储需要定期的转动高速轴,如果更换机械泵,我们可以在机舱里面进行,机械泵的运转属于有异响需要立即停机。   异响和振动,齿轮箱里面如果有问题,最容易异响和振动来表现。   油温和油压,通过油温油压的升高,我们可以检查一下,比如是不是机械泵的问题,齿轮的问题,是不是润滑系统的问题。这九类故障是在我们风电齿轮箱的运行里面最常见的。   下面就是针对九类故障总结出来六类的原因。产生这些故障主要的原因我们可以看到,也这么六类。第一、设计原因,如果设计的不好,载荷如果没有计算好,就会在后期的运维当中产生很多问题。另外,材料和热处理,制造原因,维护和存储原因,运输和安装原因,运行原因,这都是造成齿轮箱故障的主要原因。设计原因,比如传动链的载荷计算有问题,齿面的接触强度,轴承的计算偏差,包括润滑系统,密封系统的设计不合理都会产生问题。   材料和热处理也是容易产生问题的一个原因,这个里头我有这么一个案例,它是黑龙江的一个风场因为材料的问题产生的这么一个疲劳断裂,这是中间轴的一个断裂,这个就是主要我们通过分析又可以看出它主要是因为材料和热处理的一个问题。   制造原因,比如齿面的磨削形成的粗糙度不够,还有配合精度不合格造成的渗透油,包括密封圈,装配的误差都会产生问题,这个底下就是一个风场齿轮箱齿面的一个微点蚀的特征,它左边是一个低倍望远镜看的,右边是高倍望远镜看到的。微点蚀也是最容易由制造源产生的。   维护和存储原因,这个里头我们看两个实例,上海某一个风场在换油的时候,油之间的互溶性不好,造成了轴承的保持架出现了腐蚀,这台风机腐蚀以后在那儿停了一年多,他们跟润滑油的厂家打官司,就是因为他之前提供的报告和最后产生的结果不一致。这个是福建的一个风场的齿轮箱,就是因为它的齿轮箱产生问题以后,把它吊装下来,没有做好防锈处理,这种事实际上可以完全避免的。   运输和安装原因,我们这个也是容易产生问题的,我们做这个服务,遇到很多的情况,就是因为齿轮箱运输的时候跌落,这个案例就是有一个风场运输过程当中跌落,它的扭力臂部位摔伤了,但是直接影响到内部的齿轮。这是山东的一个风场用液压扳手,就是操作不当,安装的时候液压扳手损坏,里面有问题,造成了整个的螺栓的断裂。   运行的原因,静止压痕是运行当中的一个最主要出现的原因,这是上海的一个风场,它停机了一年以后,没有做任何的空转还有润滑,造成齿轮各个齿高速、中间、低速齿都产生了静止压痕。这是福建一个风场断齿以后没有产生急速停机,造成其他断齿的部位插到低速轴的齿轮里边。所以,就被压到低速轴的齿面里面,所以实际上这些产生的问题,运行当中都可以避免。   维护和保养,怎么对齿轮箱进行有效的维护和保养?一般来说,润滑油在齿轮箱里面是一个最重要的,我们在维护和保养方面必须要引起足够重视的这么一个,就是对齿轮箱维护保养影响比较大的因素。新机运行250小时,需要做第一次的油样分析,半年以后再做一次,三年以后,根据油样分析的结果决定是否要更换润滑油。更换油的时候,首先要更换同型号,同品牌,如果同型号,同品牌做不到,我们必须做互溶性的试验。滤芯需要12个月更换一次,日常维护一般来说1-3个月,比如检查齿轮箱的箱体外观,螺栓,包括管路等。   更换油滤,必须要观察油滤上是不是有铁屑,如果堵塞,油滤必须要更换,说明这个润滑油里面是有问题了,就是要详细检查各个齿轮的部位。另外,检查磁棒,齿轮箱里面我们一般在外部设一个磁棒伸到齿轮箱的内部,如果磁棒干净,我们肉眼观察齿轮箱里面没有问题,如果上面吸附了很多的金属粉末,或者铁屑,说明某一个部位磨损严重。   磁堵,齿轮箱的各个部委都会设置一些磁堵,如果干净,或者没有问题。   空气滤芯,也是很重要的一个部件,我们首先检查它是否干净,如果它有堵塞,或者非常赃,需要马上更换。   还有长时间的停机和齿轮箱长时间的存放,我们必须要每3个月手动盘车数圈,增加润滑,并防止静止压痕。还有机械泵长时间存放的时候也必须做好润滑。   内窥镜检查是我们对齿轮箱内部进行检查的一个有效手段。一般我们通过内窥镜可以看到各个部位轴承的状况,包括齿面的状况,包括肉眼从观察口看不到的这些地方。   运输和存储,这对齿轮箱的维护保养也是非常重要的,存储一般我们是在干燥通风的环境当中,地面保持水平,齿轮箱要安放平稳,齿轮箱保持一个静止状态。另外又要做好防锈处理,还有不能露天存放,有一些风场因为存储条件不好,经常把齿轮箱放到露天的,这很容易出问题。还有天气状况,根据天气状况,我们要每6-12个月重新涂抹一下防锈剂,环境条件应该保持在空气湿度低于70%,温度一般在18到45度之间。存储中,齿轮箱上的孔需要加盖油脂。特别是在运输,运输当中我们这个也要重视,就是有一些物流公司我们在运输的时候特别之前要检查一下它的资质,是不是用过齿轮箱,还有包装,固定非常重要,因为齿轮箱的跌落也是我们经常遇到的一个情况,造成齿轮箱不必要的损失。   这个就是我的报告内容,我最后想说一句,在齿轮箱的维护和保养方面,我们应该最先做到一个积极的预防还有维护。就是要转变以前很被动的方式,就是遇到问题才检查它,维修它,而是遇到问题之前,就要采取积极的措施去预防和维护,这样才能使齿轮箱的寿命更长,我们机组运行的寿命更长,以及我们发电的效益更好,谢谢大家!
 

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