风电齿轮箱主要故障形式及处理建议

刘松松， 孙佳

（沈阳鼓风机集团风电有限公司，沈阳110869）

风电齿轮箱主要故障形式及处理建议

刘松松， 孙佳

（沈阳鼓风机集团风电有限公司，沈阳110869）

根据运行在北方地区一些风电场的齿轮箱的检测情况，总结了风电齿轮箱经常出现的几种故障形式，并针对各种故障情况给出了相应的处理建议，为风电场做好风电齿轮箱的日常维护与检查提供参考。

风电齿轮箱；故障形式；修复

1 引言

目前，我国风机总装机容量已超过9 000万kW，齿轮箱作为风机主要的传动部件，其能否良好运转关系到风机运行的经济性和安全性。由于风机多运行在沙漠、滩涂和高山等恶劣的环境中，且传动链经常会受到阵风的冲击，因此齿轮箱极易出现故障。

随着风机运行时间的累积增加，齿轮箱损坏频次和数量都在快速增长。由于齿轮箱是风机传动系统的主要组成部分，齿轮箱一旦发生损坏，风机就无法正常运行，这将严重降低风机发电量。另外，维修或更换损坏较严重的齿轮箱必须使用大型吊车，这使得维修或更换齿轮箱的费用急剧攀升。再者，由于齿轮箱连接主轴（或轮毂）和发电机，齿轮箱损坏后容易引发严重的安全事故。如果能及时发现齿轮箱存在的故障并进行适当处理，改善其运行状况，那么就可以延长齿轮箱的运行寿命和提高其运行的安全性。因此，研究风电齿轮箱主要故障形式及处理建议具有重要意义。

2 主要故障形式及处理建议

根据失效部位进行分类，风电齿轮箱的故障主要有箱体故障、行星架故障、轴故障、齿轮故障、轴承故障及润滑冷却系统故障等。

2.1 箱体故障

图1 箱体故障形式

箱体主要有箱体断裂，止口变形或断裂，轴承座磨损等故障形式，如图1所示。箱体损坏部位大多出现在箱体与齿圈连接处，损坏严重时伴随着连接箱体与齿圈的螺栓发生剪断。箱体损坏也容易出现在箱体上轴承座处，当旋转轴的轴向定位失效时，旋转轴可能对轴承座造成磨损。箱体出现损坏时，应立即停止运转齿轮箱，并对箱体和其他损坏件进行更换或维修。当箱体损坏面积较小或损坏程度较轻时，可以对箱体进行适当的修复，如修磨、校正或镶件等。当箱体损坏较严重时，可以更换新箱体。

2.2 行星架故障

行星架主要有断裂、轴肩磨损等故障形式，见图2。

行星架损坏部位容易出现在行星孔等强度较弱的部位，以及与行星轮或行星架轴承相近的部位。行星架出现损坏时，应立即停止运转齿轮箱，并对行星架和其他损坏件进行更换或维修。当行星架损坏面积较小或损坏程度较轻时，可以对行星架进行适当的修复，如修磨、镶件等。当行星架损坏较严重时，可以更换新行星架。

图2 行星架故障形式

图3 轴故障形式

2.3 轴故障

轴主要有磨损、弯曲及断裂等故障形式，如图3所示。轴损坏主要出现在轴的中部或其他强度较弱的地方。轴出现损坏时，不但破坏了传动链的正确传递，而且极容易引发其他零件的损伤，在短时间内对整个传动链造成严重的破坏。因此，当轴出现故障时应立即停止运转齿轮箱，并对损坏的轴和其他损坏件进行维修或更换。由于轴出现故障时轴上的轮齿或其他结构都会出现严重损伤，所以一般建议更换新轴。

2.4 齿轮故障

齿轮主要有裂纹、断齿、点蚀、剥落、磨损、胶合及压痕等故障形式，见图4。

图4 齿轮故障形式

当齿轮出现少量的点蚀或压痕、轻微的磨损等故障时，可以通过更换润滑油或调整润滑方式等来改润滑状况，延缓齿轮的损坏，提高齿轮的使用寿命。当齿轮出现片蚀、裂纹、断齿、胶合或大面积的齿面耗损时，应该对齿轮进行更换或修复。

2.5 轴承故障

轴承主要有磨损、点蚀、剥落及保持架变形等故障形式，见图5。

图5 轴承故障形式

当轴承出现轻微的磨损、少量的点蚀等故障时，可以通过更换润滑油或调整润滑方式等来改润滑状况，延缓轴承的损坏，提高轴承的使用寿命。当轴承出现剥落、胶合、裂纹或大面积的表面耗损时，应该对轴承进行更换。

2.6 润滑冷却系统故障

润滑系统主要有油泵故障、加热器故障、冷却器故障、滤芯堵塞、管路堵塞或渗漏等故障形式。当润滑冷却系统出现故障时，齿轮或轴承的工作环境变得恶劣，将导致齿轮或轴承过早失效。因此，当润滑冷却系统出现故障时，要及时更换或修复损坏的元件。

3 结语

风电齿轮箱传动链出现故障一般表现为噪音、振动较大，润滑系统出现故障一般表现为油温过高、油压过低或过高。当机组出现这些异常信息时，应加强对齿轮箱的观察和检测，及时找出故障发生的部位，并根据故障情况进行适当处理，提高机组的经济性和安全性。

［1］ 杨国安.机械设备故障诊断实用技术［M］.北京：中国石化出版社，2007.

［2］ 郁明山.齿轮手册［M］.北京：机械工业出版社，2000.

［3］ GB/T19073-2003，风力发电机组齿轮箱［S］.

（编辑黄 荻）

Major Fault Forms and Treatment Recommendations of Wind Turbine Gearbox

LIU Songsong， SUN Jia
（Shenyang Blower Works Group Wind Power Co.,Ltd,Shenyang 110869,China）

According to the test condition of the gearbox in the wind farms of northern China,a variety of fault forms of wind turbine gearbox are summarized.Some appropriate treatment recommendations are given for wind farms to do routine maintenance and inspection of gearbox well.

wind turbine gearbox;fault forms;repair

TH 132.46

B

1002－2333（2014）05－0223－02

刘松松（1985—），男，助理工程师，从事风电齿轮箱方面技术工作。

2014-04-03