低温型风电机组齿轮箱电动油泵循环回路缺陷分析

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(华能白城风力发电有限公司，吉林 白城 137000)

1 齿轮箱强制润滑及冷却回路故障情况

(1)低温型风力发电机组安装位置往往在高山，荒野,退化的草原,隔壁等地区,风电机组齿轮箱强制润滑设备受恶劣环境影响，尤其在寒冷的冬季，齿轮箱强制润滑及冷却系统的电动油泵循环回路故障较多，油泵电机轴承声音异常、油循环噪音、散热器不流通，散热器泄漏，油管泄漏，润滑压力低等故障。

(2)油泵电机过负荷造成电源开关跳闸，电机绕组烧毁。

(3)油管开裂渗油，油管磨破喷油，油循环回路溢流阀动作或损坏。

2 故障原因

(1)油泵电机异常噪音 ，通过倾听电机发出的声音，如果发出咕噜声可能是轴承滚珠或轴承滚道磨损；

若发出咝咝的干磨声可能是因为轴承润滑油脂失去润滑特性变成干油泥，轴承发出干磨的声音；

转子轴承与电机端盖之间磨损松动也会引起噪音，轴承与端盖之间产生了滑动摩擦，端盖磨损后若引起定转子产生摩擦形成定转子扫堂故障。

电机和油泵经长期高温作用，电机输出轴和油泵之间的缓冲垫产生磨损或变形，致使油泵电机输出轴与油泵输入轴之间失去弹性连接而产生机械振动。

冬季在油泵电机运行时，油管路发出哞哞异常噪音，主要是润滑油在低温状态下，油管内的润滑油凝结流动时产生助力发出的声音；

散热器一般安装在机舱顶部与外界环境接触，在冬季散热器内遗留的润滑油在低温下凝结，对油循环造成很大的阻力，齿轮箱润滑系统为了防止散热器堵塞或者其他异常情况导致散热器输入输出两端压差过大而损坏散热器片,在散热油路设置一个6 bar的单向阀,若冬季散热器内凝结的润滑油造成散热器输入与输出的差压超过6 bar,润滑油就不经过散热器，而是只是通过散热器旁路直接流回齿轮箱,现场检查易判断为散热器堵塞，此时齿轮箱即是在冬季也会报高温越限故障。如果此单向阀损坏差压超过6 bar不动作，高压润滑油在散热器进口处产生很大的压力，若超过散热器本身承受的压力值，散热器就会泄漏。

(2)在北方的冬季，由于风速达到风力发电机组启动风速时，才启动运行，若处于待风状态长时间停机，齿轮箱加热元件不能加热油管、过滤器、散热器等强制润滑循环系统的润滑油，造成润滑油粘度变大，当风力发电机组启动，齿轮泵工作时，电机就会过负荷。造成油泵电机开关过流跳闸，严重时烧毁电机绕组。风电机组在运行过程中，突然故障停机对风电机组传动链系统造成机械损伤，影响机组的运行寿命。

(3)齿轮箱上的胶皮油管在冬季容易出现泄漏故障，因为低温环境下胶皮油管变硬变脆。若油管经软塑料夹固定后，油管不能完全与齿轮箱体隔离，存在接触现象，齿轮箱在运行时就会与油管产生摩擦。因为[2]齿轮箱通过弹性支撑装置与机架连接，齿轮箱运行时会在弹性支撑上摆动。油管就会和齿轮箱产生相对滑动，长期下去油管就会磨漏，造成严重的漏油问题。在北方的冬季，润滑油粘度大，一旦泄露，高粘度的润滑油，附着在爬梯、地板、电气设备等上，很难清理干净，对工作人员和风电设备造成严重的安全隐患。

(4)齿轮箱润滑系统还设置一个溢流阀，一般为10 bar，溢流阀的作用是为了防止系统内部压力过大而损坏过滤器和管路，在冬季，若机舱内加热器损坏，过滤器和管路内凝结的润滑油，使系统压力超过溢流阀设置的压力值，溢流阀自动开启,润滑油就会不经过冷却器而直接流回油箱，风机控制系统报润滑压力低故障而停机。另一个原因是电机输出轴和油泵之间的缓冲垫在冬季变脆，若缓冲垫磨损掉，连接处机械磨损加剧，油泵运转不能平稳，油泵的输出输出压力就会降低，风机也会报压力低故障停机。

3 解决故障的方法

(1)油泵电机问题解决措施：油泵电机采用密封轴承，密封轴承的运行寿命在2 000～80 000 h，油泵电机在夏季和高负荷时期，处于高温运行状态，在冬季，风电机组的油泵又处于间断性低温环境下的运行状态。由于环境影响，电机轴承的运行寿命会大大折扣，根据运行时间间隔和电机轴承运行的异响为参考，及时做好密封轴承的更换检查工作，同时要检查电机端盖与轴承轴承之间的结合面，如果间隙过大，及时更换或修复电机端盖。若不及时修复轴承故障，会进一步扩大机械磨损，严重时造成电机定子和转子机械摩擦(也叫电机扫堂)，此类电机维修周期会比较长，为回复风电机组进入运行状态，只能更换整个电机而增大备件费用。

(2)油管磨漏解决措施：齿轮箱胶皮油管应采用软塑料管夹固定，不要让油管和齿轮箱体之间产生相对摩擦，必要时增加油管支架和软塑料管夹结合固定的方式对胶皮油管进行固定。

(3)油泵电机过负荷问题解决措施：在北方的冬季，油管、过滤器、油泵、散热器内润滑油凝结造成冬季油泵电机过负荷跳闸问题，可采用增加温度控制式辅助加热措施，来解决油泵电机在冬季过负荷跳闸问题。(参考辅助加热方式如图1采用风扇型辅助加热器，图2电气控制图)

(4)改造后的效果:风电机组加装辅助加热后,减少了油泵电机在冬季过负荷跳闸问题，对提升设备运行的可靠性，减少因风机故障突然停机对风电机组传动链系统的机械损伤，增加设备的运行寿命，减轻风电场运维人员的劳动强度具有重要的意义。

图2

4 结束语

对低温型风电机组齿轮箱强制润滑和冷却回路的问题分析,风电机组运行环境比较恶劣[1]，常年经受酷暑、严寒和极端温差的影响，加之所处所处环境交通不便，齿轮箱安装在塔顶小小空间内，且安装在高空,对检修维护工作带来诸多不便。若能加强检修维护工作，及时解决齿轮箱油泵电机轴承问题、齿轮箱油管磨漏问题、油泵电机冬季过负荷大面积跳闸等问题，对提升风电机组的稳定运行和发电效益，减轻检修维护人员的劳动强度具有重要的影响。做好风力发电机组齿轮箱强制润滑和冷却回路的日常维护和技术改造是保障风电机组可靠运行，降低维修成本，减轻劳动强度，延长机组使用寿命的重要手段。对于我国积极开发清洁能源的发展尤为重要。