风力发电机组齿轮箱故障分析及检修讲解课件.ppt
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1、风力发电机组齿轮箱故障分析及检修一、风力发电机组齿轮箱简单介绍二、常见一般故障的处理三、常见齿轮箱大修故障分析四、风电齿轮箱的使用、维护和检查(一)、风力发电机组中的齿轮箱是一个重要的机械部件,其主要作用是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速。使齿轮箱的增速来达到发电机发电的要求。(二)、认识齿轮箱从铭牌开始每一台齿轮箱都会有一个铭牌,铭牌就是它的身份。从右下图可以看出它的生产厂家、生产地、传动比、出厂序列号、型号、功率、输入输出转速、齿轮油粘度指标、齿轮油质量、齿轮箱重量右上图是齿轮箱选用的油类型,加油量、加油时间一、风力发电机组齿轮箱简单介绍(三)、几种常见的风力
2、机齿轮箱内部结构一级行星两级平行轴斜齿,齿轮箱分两个部分,行星齿箱部分与斜齿箱部分。箱体特点:体积小,传递功率大,运行平稳,加工困难。这样的齿轮箱有Vestas600kW Hansen箱体,NegMicon750kW Flender箱体。三级平行轴斜齿,齿轮箱可以做成剖分式结构和焊接结构。箱体特点:体积较大,加工容易,装配方便,便于检修,功率不大,多用于小功率机组。这样的齿轮箱有Bonus300kW Valemt箱体,NTk300kW 箱体。一级斜齿二级分流三级人字齿平行轴,齿轮箱分两个部分,小箱体高速部分与大箱体低速部分。箱体特点:体积大,传递功率一般,装配困难,人字齿加工困难。这样的齿轮箱
3、有Vestas600kW Valmet箱体。两级行星轴一级平行轴圆柱齿轮(又叫做准行星与一级平行轴),箱体特点:体积小,传递功率一般,加工困难,装配困难。这样的齿轮箱有JF7500kW FLA800型箱体。(四)、按照齿轮箱方式分为两类:铸造箱体与焊接箱体,一般铸造箱体比较常见,因为统一了铸模后可以大规模生产。(五)、风力发电机组齿轮箱的两种润滑形式:飞溅润滑与强制润滑飞溅润滑齿轮油的使用量较大,NTK300箱体用油量215升,齿轮箱功率小,箱体内壁有回油槽对轴承进行润滑。强制性润滑齿轮油的使用量较小Vestas600箱体120升,齿轮箱功率大,箱体内有很多油管对高速部份的轴承齿轮进行润滑。在
4、实际使用过程中两种方式都存在。强制润滑的控制信号有油压和温度监控,一般分大循环和小循环,大小循环的切换可以由油压和温度自然控制,负荷大时走大循环,负荷小时走小循环。同时都配有齿轮油散热器。为提高润滑效果在高寒地区还配有齿轮油加热装置。(六)、强制性润滑的两种形式:1、由压力阀控制大小循环;2、由温控阀控制大小循环。由油压控制大小循环由油温控制大不循环1、由压力阀控制大小循环 从图中可以看出此齿轮箱有两个电机控制的两个单独的齿轮油循环系统,在Bonus600kW Flender的齿轮箱上我们把一个叫做在线循环(即油循环电机一直工作,而在NEGMicon750kW机组的Flender齿轮箱中没有加
5、装这套系统,齿轮箱设计完成后,在实际运行过程中可以对其油路循环进行改造),另一个叫做离线循环(在风力机启动并网后电机才开始工作)。在离线循环系统中,当齿轮箱启动后在大循环系统中的油比较粘稠,造成了一定的齿轮油压力,齿轮油会通过压力阀从小循环向齿轮箱送油,当油温升高后,压力减小,油液就开始从大循环流动,当油温升高到50度时,大循环中的齿轮箱冷却系统启动,对齿轮油进行冷却。2、由温控阀控制大小循环。从图中可以看出它有此齿轮箱只有一个双速电机控制齿轮油冷却循环系统,在Vestas600kW Hansen与Valmet的齿轮箱上在三轴轴端装配了一个与三轴同步的齿轮油泵,当风力机启动并网后齿轮油泵达到额
6、定转速开始工作。在温控阀的作用下齿轮油循环,当油温达到45度时温控阀慢慢开启,冷却电机在低带状态下运行,此时大小循环同时存在。当油温达到55度时,大循环开启,冷却电机在高速下运行。此时齿轮油的压力在压力阀的控制下运行在0.5bar(+_0.2bar)的范围内,保证有一定的压力向齿轮啮合面与轴承喷射齿轮油。当温度下降时,冷却电机先向低速降速,同时温控阀也在向小循环过渡。当风力机停机后齿轮油循环停止。这样的系统非常智能化,比较节能。二、常见一般故障的处理1、电机故障所有齿轮油循环系统中电机都会出现故障,Bonus600kW机组中将所有电机信号串为一个信号,如果要报电机热保护故障,就需要登机对所有电
7、机进行手动开启听声音辨别是否正常,Vestas机组中的所有电机都会有反馈信号,如果电机故障会报相应的电机故障名称。检查过程中要依据主电气图,认清电机的电气编号,一一检查。一般情况下更换电机接触器或者热保护接触器,如果电机声音有问题或转不动,就必须更换新的电机。如果冷却电机或冷却器不正常会报齿轮油温高,需要对冷却电机检查和对冷却器进行清洁,定检过程中要对各电机进行测试和冷却器进行清洁。2、温控阀或齿轮油回路故障Vestas机组的温控阀会因长时间使用灵敏度下降,失去调节循环的作用,此时会报齿轮油温高。温控阀有调节螺钉可以进行调节。各齿轮油管路接头和管路通畅会是重点的检查工作,发现管路接头密封不良有
8、渗漏油必须进行处理。管路是否通畅可以通过观察油路喷头喷油的情况进行判断。3、齿轮油滤芯及齿轮油质量检查根据手册的要求要在每一次更换齿轮油的过程中更换齿轮油滤芯,更换过程中查看滤芯内铁屑的情况,如果有大量铁屑,那么就要对齿轮箱进行细致检查。同时查看齿轮油的颜色,有必要的情况下对齿轮油进行化验检查分析。齿轮油检查过程中要做好记录。三、常见齿轮箱大修故障分析损坏部件损坏部件故障比例(故障比例(%)损坏表现形式损坏表现形式齿齿 轮轮60断齿、点蚀、胶合、磨损、疲断齿、点蚀、胶合、磨损、疲劳裂纹、其他劳裂纹、其他轴轴 承承19烧伤、滚珠脱出、保持架变形烧伤、滚珠脱出、保持架变形轴轴10断裂、磨损断裂、磨
9、损箱箱 体体7变形、裂开变形、裂开紧紧 固固 件件3断裂断裂油油 封封1磨损磨损 上表中列举了齿轮箱中各类零件损坏的百分比。上表中列举了齿轮箱中各类零件损坏的百分比。由表可见,在齿轮箱中齿轮本身的故障所占比重大,由表可见,在齿轮箱中齿轮本身的故障所占比重大,为为60%。说明在齿轮传动系统中齿轮本身的制造、。说明在齿轮传动系统中齿轮本身的制造、装配质量及其运行维护水平是关键问题。齿轮在机装配质量及其运行维护水平是关键问题。齿轮在机械加工中是一种高度复杂的成形零件,而在高速、械加工中是一种高度复杂的成形零件,而在高速、重载下运行的齿轮,其工作条件又相对比其他零部重载下运行的齿轮,其工作条件又相对比
10、其他零部件恶劣件恶劣。(一)磨损与点蚀磨损:当齿轮箱有铁屑或齿轮油中有脏污,齿轮油滤芯损坏没有过滤这些杂质时,这些杂质随着齿轮油循环流到齿面时,在齿轮硬度不高的情况下,杂质起磨粒作用而使齿面发生磨损。点蚀:点蚀与齿面的硬度有关。齿面硬度高,材料的塑性较差时,形成的点蚀容易扩大。现在随着齿轮油的发展,抗微点蚀的齿轮油也正成为风力机齿轮油的选择。磨损与点蚀的情况,在定检检查齿轮箱的过程中要对能够看见轮齿齿轮进行仔细检查,若发现有上述情况,一方面做好记录,以后跟踪检查,同时在运行过程中监听齿轮箱运行声音,做好大修的准备。(二)、崩齿由于磨损和破坏性点蚀的不断发展,最后就会造成轮齿崩齿。同时风力机的频
11、繁紧急停机和大风天气过载也会造成齿轮箱的突然崩齿。崩齿后要对齿轮箱轮齿的具体情况进行判断,如果崩齿的小块面积占到啮合面积的10%以内,没有继续发展,不影响正常运行,可以坚持运行到大修期间为止,如果崩齿面积过大,那么就必须停机对齿轮箱进行大修,联系厂家对齿轮进行加工。(三)、轴承损坏一般齿轮箱在高速轴部分会加装高速轴承温度传感器,对高速轴承进行监控。如果报高速轴承温度高,就必须对高速轴承进行全面的检查,检查是否有铁屑,或轴承的保持架是否完好,滚子与滚道是否有磨损。其它轴承转速相对低没有安装温度传感器,可以进行外观检查。轴承的损坏都具有突然性,润滑不良,轴向窜动都会导致突然损坏。损坏后必须停机,进
12、行大修,检查其它部件情况,并更换那些损坏的或质量已经不行的轴承。(四)、外壳开裂齿轮箱开裂一般很少见,我公司Bonus600kW Flender齿轮箱就出现过好几次齿轮箱开裂的故障,一般开裂部位在行星轮箱与平行轴箱的连接部位,从图中明显看出箱体强度薄弱的地方裂开。Bonus公司对这一批箱体进行的更换,总结情况箱体设计有问题。箱体开裂一般为不可修复故障,只能重新做一个新的箱。四、风电齿轮箱的使用、维护和检查四、风电齿轮箱的使用、维护和检查 以1500KW齿轮箱为例说明:齿轮箱为例说明:1、运行前的检查:、运行前的检查:1.1安装完后,所有多余材料、工具、安装用的工安装完后,所有多余材料、工具、安
13、装用的工装设备都应拿走。装设备都应拿走。1.2连接螺栓是否拧紧。连接螺栓是否拧紧。1.3齿轮箱壳体的连接螺栓是否拧紧。齿轮箱壳体的连接螺栓是否拧紧。1.4手动盘车有无阻滞现象。手动盘车有无阻滞现象。1.5油量是否达到油标刻度。从减速箱的通气帽处油量是否达到油标刻度。从减速箱的通气帽处加入规定的清洁润滑油,注油时用不少于加入规定的清洁润滑油,注油时用不少于80目的目的滤网过滤,以防杂物进入箱内。滑油用量约滤网过滤,以防杂物进入箱内。滑油用量约260L。2、试运转、试运转 齿轮箱出厂前已进行过空载试验,建议用户在齿齿轮箱出厂前已进行过空载试验,建议用户在齿轮箱首次运行前轮箱首次运行前10小时内注意
14、下列事项:小时内注意下列事项:检查齿轮、轴承供油是否正常,吸油是否畅通。检查齿轮、轴承供油是否正常,吸油是否畅通。在运转过程中,每在运转过程中,每30分钟记录一次油温及轴承分钟记录一次油温及轴承部位温度。部位温度。注意齿轮箱有无异常声响,检查箱体各接合面注意齿轮箱有无异常声响,检查箱体各接合面和各可能的泄漏点是否渗油,并及时采取措施,和各可能的泄漏点是否渗油,并及时采取措施,排除故障。排除故障。在总计运行在总计运行10小时后,检查机座螺栓和各连接小时后,检查机座螺栓和各连接部位螺栓,必要时予以紧固,检查所有可能的部位螺栓,必要时予以紧固,检查所有可能的泄漏点;检查油位,必要时补充润滑油。泄漏点
15、;检查油位,必要时补充润滑油。3 3、润滑系统使用要求润滑系统使用要求 润滑油牌号:润滑油牌号:Mobil SHC XMP 320 润滑系统由供油装置、过滤系统、油润滑系统由供油装置、过滤系统、油/风冷风冷却装置及中间连接管路组成。却装置及中间连接管路组成。控制回路如下图:控制回路如下图:3.1控制要求:控制要求:机组未启动时若油温机组未启动时若油温低于低于10时,电加热器时,电加热器启动,电动泵启动,电动泵每隔每隔30分钟启动工作分钟启动工作5分钟。分钟。油温油温高于高于15,电加热器,电加热器停止加热,电动停止加热,电动泵泵工作,机组启动。工作,机组启动。机组启动温度必须在油温机组启动温度
16、必须在油温高于高于10。电动泵电动泵出口压力出口压力10bar,安全阀设定压力,安全阀设定压力16bar,出口油压过高(超过,出口油压过高(超过16bar)时,安全)时,安全阀打开。阀打开。过滤器过滤器最高工作压力最高工作压力16bar,安全阀设定压,安全阀设定压力力14bar,当过滤器,当过滤器进口与出口压力差值超进口与出口压力差值超过过3.5bar时(在油温时(在油温超过超过40时才测定,信时才测定,信号采集至少号采集至少90分钟),传感器发出信号且红灯分钟),传感器发出信号且红灯亮(绿灯表示工作正常)。亮(绿灯表示工作正常)。风冷器风冷器工作压力工作压力25bar,最大允许流量,最大允许
17、流量140L/min,风冷器,风冷器的风扇电机在油温的风扇电机在油温60或或高速轴轴承温度高速轴轴承温度75时打开,油温回落至时打开,油温回落至50且高速轴轴承温度且高速轴轴承温度70时,风冷器时,风冷器的的风扇电机停止运转。风扇电机停止运转。压力控制器压力控制器的压力监测范围为的压力监测范围为0.5-6bar,不在,不在此范围内时报警(油温此范围内时报警(油温70时压力要求时压力要求0.5bar,油温低于油温低于10时压力要求时压力要求6bar),若压力),若压力0.5bar时,报警持续超过时,报警持续超过5秒则停机。秒则停机。液位下降至设定值时液位开关液位下降至设定值时液位开关发出报警信号
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