风电机组传动系统维护与故障诊断

刘伟

摘 要 目前，我国经济发展迅速，国家的方针和政策一直在强调发展经济的同时要兼顾环境和能源的可持续发展政策。在这样的大背景下，风力发电被广泛认可和采用。但是我们也必须清楚的认识到，风力发电设备的运行和维护以及故障的排除都是尤为重要的。文章介绍了风力发电主轴-齿箱传动系统日常维护工作的主要内容和具体实施，分析了风力发电传动系统常见的故障现象及处理方法，阐述了加强对风力发电传动系统的日常维护和提高维修人员的维修能力的重要性，为风电场工程技术人员和维修人员提供参考。

关键词 风力发电；传动系统；维护诊断；齿轮箱；主轴轴承

中图分类号：TM315 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）05-0104-01

风力发电的原理为将风能转化为动能，其主要通过主轴-齿箱传动装置。传统系统故障直接影响发电效率及电能质量，如何对其进行治疗维护就显得至关重要。文章以变桨变频发电机和定浆距失速型发电机传动系统故障分析和维护为例，具体介绍了风力发电过程系统维护和故障诊断，其中包括齿轮箱的维护和诊断、主轴轴承的维护诊断等。定浆距失速型发电机组和变桨变频发电机组的传动系统都是由主轴、轴承、齿箱和锁紧胀套组成。由于受加工工艺和材质影响，其中齿箱和主轴轴承很容易故障。我国很多风力发电由于传动系统出现故障而导致损坏，给电力部门造成了大量的损失。针对因传动系统故障导致损失，除日常和周期维护，还应特别制定计划，加强对传动系统监视和诊断。文章针对易出现故障部位即齿轮或齿轮箱与主轴的机理和维护方案做出了具体的分析。

1 齿轮箱的维护与保养

作为重要零件之一，齿轮箱在运行过程中极易出现故障。在长期运作状态下或在未及时保养的情况下易出现齿轮箱故障。因此要求对其进行定期的、必要的维护和保养，从而提高其使用年限，降低其故障发生概率。

齿轮箱的日常检查包括检查齿轮箱是否有异常噪音；油位是否存在泄漏问题；确定齿轮箱是否泄漏及油量不够的问题，并及时进行控制和补油。若油同时，要对齿轮箱的滤清帽进行定期的清理或冲洗。检查设备弹性支撑的使用情况，防止其出现破损或老化，必须及时进行维修或者更换。防止齿轮箱出现长期停转状态，必须确保其运行才能延长其使用时间，提高其工作效率。

2 齿轮箱的诊断

若齿轮箱箱体温度过高或出现大量水珠，则可通过分析确定其为油泄漏导致的污染破坏，应对油位和油温进行检查。这种故障发生的概率较低，但是一旦发生影响较为严重，因此必须加强防御。检修人员应根据经验确定出现这一现象的原因是否为温度引起，并确定温度异常的具体位置在进行维修，否则会造成不必要的损害。若在检查过程中，发现温度升高较快，检查人员对齿轮箱运行过程中的噪音等因素和其他部位进行逐一排查，发现温度偏高位置为中箱体，进一步确定缩小范围并进行排查和维修。

总之风力发电过程中，齿轮箱故障的诊断十分重要，温度升高或异常是其运行中重大问题之一，应尽早进行排查，准确的找到温度异常具体位置，这样可以防止损害面扩大，避免和减少不必要的经济损失。

3 主轴轴承的日常维护和保养

主轴承工况：受一定振动和冲击、低速重载、温度较高或较低、介质侵等。失效表现为：磨损、锈蚀而导致运转不灵活，运转阻力大更甚者卡死。

目前，滚动轴承力发电机成为风力发电厂的主要选择，其具有效率高等优点，与此同时也易受到损害，滚动轴承产生故障的原因很多，应给予重视。究其原因，一部分为滚动轴在润滑和保养中被污染，一部分为其安装不合理，还有一部分为其生产质量存在问题。通常轴承故障表现为滚珠错位或者支架断裂，直至粉碎，主轴轴承就会卡死。

主轴轴承维护保养：

1）主轴轴承润滑系统运行正常，润滑泵没有堵塞，润滑油管没有爆裂。

2）检查轴承与轴承座接触面应清洁，无杂物。

3）轴承座应紧固，没有前后错位情况

4）转速传感器信号准确。

4 主轴轴承运行诊断

风力发电过程应加强现场监管，这样才能够确保设备安全运行，降低其发生故障的概率。可根据现场监测，对易发生故障部位和已发生故障部位原因及结果进行统计分析和处理。从而制定合理的故障管理和诊断方案。同时确保其在设备选型和风资源的评估中起到积极的作用。

润滑不良是主轴轴承发生故障的主要因素，其影响因素为：大气温度过低，使润滑油脂凝固，导致润滑油脂不能到达指定区域而造成磨损；润滑脂散热性能不好，经常过热使轴承内部油脂碳化而损坏轴承；滤芯堵塞，油位传感器污染，润滑剂“中毒”而失效；对此轻则主轴轴承磨损，重则导致机组无法转动、彻底停机。目前对于主轴润滑监测主要依据油液监测系统监视润滑系统压力，达到检测进入轴承的润滑脂是否正常。

振动监测是风电轴承在线监测的趋势，由于风电负荷和风力不稳定因素影响传统时域和频域FFT分析方法的效果，需引入不平稳信号的处理方法，准确分析轴承振动情况，及时对主轴轴承进行维护和修理，避免大的损失。

5 结论

对于风电机组主轴-齿箱传动系统，它是机组维护中的重中之重，它关系到整个风场正常运行和经济效益，为此，笔者认为：

1）除传动系统正常维护和日常维修维护外，还应加强对传动系统定时检查，重点关注齿轮箱和轴承，做到对传统系统的实时监护。

2）对于环境比较恶劣的地区，齿轮箱应装设油液监测系统、轴承应装设振动监测。在线监测传动系统，及早作出判断。

3）利用机组已有的SCADA数据，获取机组齿轮箱和轴承的运行状态，结合在线监测诊断具有重要意义。

主轴及轴承、联轴器、齿轮箱以及发电机风是电机组传动系统的组要组成部分。由于其通过传动实现能源转换，因此传动过程中最易出现系统故障。其中，齿轮、轴和轴承最易出现故障。齿轮故障表现为齿面污浊、磨损甚至剥落等。而主轴故障表现为对正或者弯曲。轴承故障则为滚动体磨损和轴承集体受损。要分析和控制风力发电设备故障，首先应了解其故障机理。对于风电机组来说，其故障表现形式多为某一零件磨损、破坏等。但其原因一些可以通过故障直接判断，另外一些则需要通过特殊的仪器测量。有些甚至无法确定，因此对于风力发电设备故障机理研究十分重要。

参考文献

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