风电齿轮箱的介绍

风力发电机组中的齿轮箱是一个重要的机械部件，其主要功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。

影响风电机组齿轮箱的因素主要有哪些

影响风电机组齿轮箱的因素主要有轮齿损伤、轴承损坏、齿轮油泵过载、齿箱油温高、油位低、漏油。

1. 齿轮轮齿损伤

由上图可知，齿箱故障中，轮齿故障比例***。轮齿损伤有轮齿折断、齿面损伤两种形式。轮齿折断是由于设计的应力小于作用在轮齿上的极限应力，或齿轮承受过高的交变载荷，设计疲劳载荷不足。由于齿面承受过大的接触剪应力、应力循环次数、润滑不良、热处理和安装调试等原因，齿面容易发生包括胶合、点蚀、齿面剥落、表面压碎等损伤。下图为风电齿轮箱齿面损伤和轮齿折断照片。

由于风载的不稳定性，无法通过经验得到正确的载荷数值，齿轮箱设计时要选择合理的载荷应用系数，充分考虑预防过载因素和载荷动载荷谱，正确选择齿轮参数、材料和齿轮精度；保证加工精度，消除应力集中；安装时充分清洁，防止异物进入箱体，并按规范运行、维护。故障发生后，应根据实际情况分析故障原因。

2. 轴承损坏

轴承是齿轮箱的重要部件。由于安装、润滑、污染和轴承疲劳等因素，造成轴承产生点蚀、裂纹、表面剥落等而失效，从而使齿轮箱产生损坏。下图为某风场空心轴端轴承损坏图片。

齿轮箱设计时应充分考虑轴承载荷，选择合理的安全余量，正确选择轴承类型，保证轴承润滑，规范安装，并且加强对轴承运行状态的监控。如有异常及时停机，避免由于轴承的损坏而对齿轮箱造成灾难性的破坏。

3. 齿轮油泵过载

齿轮油泵过载通常发生在北方寒带风电场。在冬季低温环境下，当风电机组由于各种原因长期停机后，齿轮箱内油温较低，齿轮箱润滑油粘度较高，造成油泵启动时负载较重，从而导致油泵电机过载。

润滑油温度过低，粘度过大时，应在待机状态下，启动加热器，将油温加热至正常温度，再开机运行。盲目开机会造成齿轮油泵损坏。

油泵过载另外的原因是，油泵密封老化，润滑油进入油泵内而造成油泵过载。这种情况应该更换油封，清洗油泵，油泵干燥后方可恢复运行。

4. 齿轮箱油温过高

最新国家标准规定齿轮箱油温不能超过85°，造成齿轮箱油温过高的有以下几种因素：润滑不充分；传动部件存在卡滞现象；机组振动过大；温度传感器故障等。

正常情况下，齿轮箱不会出现油温过高现象，若齿轮箱出现异常高温现象，需仔细分析，判断发生故障的原因。首先应检查润滑油供应是否充分；再次检查齿轮啮合情况，有无金属杂质，传动部件有无卡滞现象；再次检查机组的振动情况和温度传感器是否正常工作。如果是因为机组长时间满发而导致的温度过高，不可盲目开机，应在机组油温恢复正常值后开机运行。

5. 齿轮油位低

齿轮油位低是由于油位低于下限，可能的故障原因有：冬季长时间停机后油温度降低，油位开关因为齿轮油粘度太高而动作迟缓，产生误报；传感器损坏不能正确报警；齿轮箱运转前的静止油位与动态油位相差太大，动态油位偏低，不能正常报警。

风电机组发生该故障后，运行人员应及时到现场检查齿轮油位，必要时测试传感器功能。此类故障应根据实际情况作出正确的判断，以免造成不必要的重大损失。

6. 齿轮箱漏油

齿轮箱的接口端和管接头处由于密封结构的设计不合理或者密封质量问题，均有可能导致漏油，同时漏油处也容易造成外部灰尘进入箱体而污染润滑油。

目前来看，齿轮箱漏油问题基本是属于设计缺陷。设计时应仔细考虑密封结构，严格控制密封件的质量，规范安装，防止安装时划伤密封件。一旦现场发生漏油事故，应根据实际结构，分析问题所在，采取切实可行方案，并检测润滑油有无受到污染。

随着国内风电行业的迅速发展，风电机组齿轮箱质量已比较可靠，国内主要齿轮箱生产厂家已较好地掌握了设计核心技术，具备独立设计研发的能力。在设计平台方面，采用UG、solidworks 和ProE 等设计软件进行三维造型， ANSYS、ADAMS 等软件做结构分析，Romax、Smart 和Kissoft 软件做系统分析等，为风电齿轮箱设计提供了强大的技术支撑和保障。通过合理分析齿轮箱载荷，选择合适齿轮参数与轴承，加强齿轮箱各个部件的加工与装配，并且按照规范做好日常维护和定期的维护保养，上述故障形式目前已很少出现。风电齿轮箱目前已完全可以在高山、荒野、海滩、海岛等恶劣的自然环境中稳定可靠的运行。

风力发电设备里面的齿轮箱使用什么润滑油？

风电齿轮箱中常用的是220-320#重载工业齿轮油。因为风力发电设备负荷和冲击比较大，所以对油品的品质要求较高。举例（不是推荐）Shell Omala S4 GX 320重载工业齿轮油。

风电齿轮箱的简介

通常风轮的转速很低，远达不到发电机发电所要求的转速，必须通过齿轮箱齿轮副的增速作用来实现，故也将齿轮箱称之为增速箱。根据机组的总体布置要求，有时将与风轮轮毂直接相连的传动轴（俗称大轴）与齿轮箱合为一体，也有将大轴与齿轮箱分别布置，其间利用胀紧套装置或联轴节连接的结构。为了增加机组的制动能力，常常在齿轮箱的输入端或输出端设置刹车装置，配合叶尖制动（定浆距风轮）或变浆距制动装置共同对机组传动系统进行联合制动。

风电齿轮箱的制造技术是什么样的？

风电齿轮箱的外齿轮一般采用渗碳淬火磨齿工艺。高效高精度数控成型磨齿机的大量引进，使我国外齿轮精加工水平与国外没有太大的差距，达到19073标准和6006标准规定的5级精度技术上没有困难。但我国在热处理变形控制、有效层深控制、齿面磨削回火控制、轮齿修形工艺等方面与国外先进技术仍有差距。

由于风电齿轮箱齿圈尺寸大、加工精度要求高，我国的内齿圈制造技术与国际先进水平相比差距较大，主要体现在斜齿内齿轮的制齿加工、热处理变形控制等方面。

箱体、行星架、输入轴等结构件的加工精度对齿轮传动的啮合质量和轴承寿命等都有十分重要的影响，装配质量的好坏也决定了风电齿轮箱寿命的长短和可靠性的高低。我国在结构件的加工和装配精度等方面从重要性认识到装备水平都与国外先进水平有一定差距。高品质、高可靠性风电齿轮箱的获得，除了先进的设计技术和必要的制造装备支撑外，离不开制造过程每一个环节的严格质量控制。6006标准对齿轮箱的质量保证进行了严格详细的规定。

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