風能是儲量巨大的自然能源,它安全、清潔,并且源源不絕。利用風力發(fā)電已成為可再生能源的重要手段,受到世界各國的高度重視。目前國內(nèi)主流風力發(fā)電機組主要分為雙饋和直驅(qū)兩種類型,齒輪箱是雙饋型機組的關鍵部件,也是發(fā)生故障頻率較高的部件。下文簡述風電機組齒輪箱常見故障及其解決方案。
國內(nèi)齒輪箱質(zhì)量問題統(tǒng)計,常見故障有輪齒損傷、軸承損壞、齒輪油泵過載、齒箱油溫高、油位低、漏油等。
下圖為風電機組故障失效比例和齒箱故障比例。

1. 齒輪輪齒損傷
由上圖可知,齒箱故障中,輪齒故障比例最大。輪齒損傷有輪齒折斷、齒面損傷兩種形式。輪齒折斷是由于設計的應力小于作用在輪齒上的極限應力,或齒輪承受過高的交變載荷,設計疲勞載荷不足。由于齒面承受過大的接觸剪應力、應力循環(huán)次數(shù)、潤滑不良、熱處理和安裝調(diào)試等原因,齒面容易發(fā)生包括膠合、點蝕、齒面剝落、表面壓碎等損傷。下圖為風電齒輪箱齒面損傷和輪齒折斷照片。
由于風載的不穩(wěn)定性,無法通過經(jīng)驗得到正確的載荷數(shù)值,齒輪箱設計時要選擇合理的載荷應用系數(shù),充分考慮預防過載因素和載荷動載荷譜,正確選擇齒輪參數(shù)、材料和齒輪精度;保證加工精度,消除應力集中;安裝時充分清潔,防止異物進入箱體,并按規(guī)范運行、維護。故障發(fā)生后,應根據(jù)實際情況分析故障原因。
2. 軸承損壞
軸承是齒輪箱的重要部件。由于安裝、潤滑、污染和軸承疲勞等因素,造成軸承產(chǎn)生點蝕、裂紋、表面剝落等而失效,從而使齒輪箱產(chǎn)生損壞。下圖為某風場空心軸端軸承損壞圖片。
齒輪箱設計時應充分考慮軸承載荷,選擇合理的安全余量,正確選擇軸承類型,保證軸承潤滑,規(guī)范安裝,并且加強對軸承運行狀態(tài)的監(jiān)控。如有異常及時停機,避免由于軸承的損壞而對齒輪箱造成災難性的破壞。
3. 齒輪油泵過載