風力發(fā)電機齒輪箱PPT課件

1、概述 風力發(fā)電機組由葉片、增速齒輪箱、風葉控制系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)、發(fā)電機、塔架等組成。其中增速齒輪箱作為其傳動系統(tǒng)起到動力傳輸?shù)淖饔?，使葉片的轉速通過增速齒輪箱增速，使其轉速達到發(fā)電機的額定轉速，以供發(fā)電機能正常發(fā)電。因此增速齒輪箱設計及制造相當關鍵。同時風力發(fā)電機組增速齒輪箱由于其使用條件的限制，要求體積小，重量輕，性能優(yōu)良，運行可靠，故障率低。第1頁/共44頁 隨著風電行業(yè)的發(fā)展，更多更大功率的機組投入商業(yè)化運營，因而其維修費用更高。雖然世界上著明的齒輪箱制造企業(yè)，如德國的Renk公司，F(xiàn)lender公司，JA/KE公司，Eickhoof公司以及一些中小企業(yè)在這方面都作了研究，并且有的企業(yè)也付

2、出了很大的代價，但目前世界風電行業(yè)所用增速齒輪箱仍然事故較多。因此，采用先進技術，分析其它企業(yè)失敗的原因，總結和吸收以往開發(fā)其它項目齒輪箱成功的經(jīng)驗，研制高技術性能，高可靠性和良好的可維修性的增速齒輪箱是兆瓦級風力發(fā)電機組的關鍵技術保障。第2頁/共44頁一、風電齒輪箱的傳動結構類型與工作原理6 4 . 5第3頁/共44頁第4頁/共44頁1000KW齒輪箱z 6 1X m 4第5頁/共44頁1500KW齒輪箱第6頁/共44頁齒輪箱工作原理（以600KW齒輪箱為例）第7頁/共44頁 齒輪箱的結構原理圖見上圖。結構上采用行星平行軸混合傳動的緊湊結構；低速級轉速低，扭矩大，采用行星傳動，且主要以太陽輪

3、浮動均載為主。第二級、第三級扭矩小得多，采用斜齒傳動，能有效的保證葉尖高壓油通道。其具體原理為：首先，通過風帶動葉片轉動，葉片把轉速傳到輸入軸（1）上。通過輸入軸（1）上的花鍵把力矩傳到行星架（2）上，行星架通過內(nèi)齒圈（3）行星輪（4）和太陽輪（5）組成的行星傳動傳到太陽輪（5）上，太陽輪（5）通過另一端的花鍵把力矩傳到大齒輪（6）上，大齒輪（6）通過齒輪傳動把力矩傳到齒輪軸（7）上，齒輪軸（7）通過軸上的大齒輪把力矩傳到輸出軸（8）上。輸出軸（8）通過輸出軸軸伸端把力矩和轉速傳到發(fā)電機上，供發(fā)電機發(fā)電。 第8頁/共44頁二、齒輪、軸承潤滑機理 齒輪和軸承在轉動過程中它們實際都是非直接接觸，這

4、中間是靠潤滑油建成油膜，使其形成非接觸式的滾動和滑動，這時油起到了潤滑的作用。雖然它們是非接觸的滾動和滑動，但由于加工精度等原因使其轉動都有相對的滾動摩擦和滑動摩擦，這都會產(chǎn)生一定的熱量。如果這些熱量在它們轉動的過程中沒有消除，勢必會越集越多，最后導致高溫燒毀齒輪和軸承。因此齒輪和軸承在轉動過程中必須用潤滑油來進行冷卻。所以潤滑油一方面起潤滑作用，另一方面起冷卻作用。第9頁/共44頁 對于風電齒輪箱，對于所有的齒輪和軸承我們都要采用強制潤滑。原因有： 1、強制潤滑可以進行監(jiān)控，而飛濺潤滑是監(jiān)控不了的。從安全性考慮采用強制潤滑。 2、現(xiàn)在風電齒輪箱功率越來越大，其功率損耗也越來越大，因此飛濺潤滑

5、已經(jīng)滿足不了冷卻的作用。這是需要進行強制潤滑。 下為潤滑實例：（以1500KW齒輪箱為例）第10頁/共44頁第11頁/共44頁平行級齒輪的潤滑第12頁/共44頁三、風電齒輪箱的損壞類型及其判斷損壞部件損壞部件故障比例（故障比例（%） 損壞表現(xiàn)形式損壞表現(xiàn)形式齒齒 輪輪60斷齒、點蝕、膠合、磨損、疲斷齒、點蝕、膠合、磨損、疲勞裂紋、其他勞裂紋、其他軸軸 承承19燒傷、滾珠脫出、保持架變形燒傷、滾珠脫出、保持架變形軸軸10斷裂、磨損斷裂、磨損箱箱 體體7變形、裂開變形、裂開緊緊 固固 件件3斷裂斷裂油油 封封1磨損磨損第13頁/共44頁 上表中列舉了齒輪箱中各類零件損壞的百分比。由表可見，在齒輪箱

6、中齒輪本身的故障所占比重大，為60%。說明在齒輪傳動系統(tǒng)中齒輪本身的制造、裝配質量及其運行維護水平是關鍵問題。齒輪在機械加工中是一種高度復雜的成形零件，而在高速、重載下運行的齒輪，其工作條件又相對比其他零部件惡劣。 第14頁/共44頁第15頁/共44頁第16頁/共44頁四、風電齒輪箱的使用、維護和檢查 以1500KW齒輪箱為例說明：1 、運行前的檢查： 1.1安裝完后，所有多余材料、工具、安裝用的工裝設備都應拿走。 1.2連接螺栓是否擰緊。 1.3齒輪箱殼體的連接螺栓是否擰緊。 1.4手動盤車有無阻滯現(xiàn)象。 1.5油量是否達到油標刻度。從減速箱的通氣帽處加入規(guī)定的清潔潤滑油，注油時用不少于80

7、目的濾網(wǎng)過濾，以防雜物進入箱內(nèi)?；陀昧考s260L。第17頁/共44頁2 、試運轉 齒輪箱出廠前已進行過空載試驗，建議用戶在齒輪箱首次運行前10小時內(nèi)注意下列事項： 檢查齒輪、軸承供油是否正常，吸油是否暢通。 在運轉過程中，每30分鐘記錄一次油溫及軸承部位溫度。 注意齒輪箱有無異常聲響，檢查箱體各接合面和各可能的泄漏點是否滲油，并及時采取措施，排除故障。 在總計運行10小時后，檢查機座螺栓和各連接部位螺栓，必要時予以緊固，檢查所有可能的泄漏點；檢查油位，必要時補充潤滑油。第18頁/共44頁3 3、潤滑系統(tǒng)使用要求潤滑系統(tǒng)使用要求 潤滑油牌號：Mobil SHC XMP 320 潤滑系統(tǒng)由供油裝

8、置、過濾系統(tǒng)、油/風冷卻裝置及中間連接管路組成。 控制原理圖如圖：第19頁/共44頁第20頁/共44頁3.1控制要求： 機組未啟動時若油溫低于10時，電加熱器啟動，電動泵每隔30分鐘啟動工作5分鐘。油溫高于15，電加熱器停止加熱，電動泵工作，機組啟動。 機組啟動溫度必須在油溫高于10。 電動泵出口壓力10bar，安全閥設定壓力16bar，出口油壓過高（超過16bar）時，安全閥打開。 過濾器最高工作壓力16bar，安全閥設定壓力14bar，當過濾器進口與出口壓力差值超過3.5bar時（在油溫超過40時才測定，信號采集至少90分鐘），傳感器發(fā)出信號且紅燈亮（綠燈表示工作正常）。第21頁/共44頁

9、 風冷器工作壓力25bar，最大允許流量140L/min，風冷器的風扇電機在油溫60或高速軸軸承溫度75時打開，油溫回落至50且高速軸軸承溫度70時，風冷器的風扇電機停止運轉。 壓力控制器的壓力監(jiān)測范圍為0.5-6bar，不在此范圍內(nèi)時報警（油溫70時壓力要求0.5bar，油溫低于10時壓力要求6bar），若壓力0.5bar時，報警持續(xù)超過5秒則停機。 液位下降至設定值時液位開關發(fā)出報警信號。 油溫溫度不允許超過70，否則齒輪箱停機。 高速軸軸承溫度不允許超過80，否則齒輪箱停機。第22頁/共44頁3.2安裝要求 供油裝置應安裝在齒輪箱附近，泵吸油管越短越好，其長度以不大于1米為宜。 為保證冷

10、卻效果，油/風冷卻裝置應安裝在通風處。 中間連接管路按相關的液壓、潤滑安裝規(guī)范進行安裝，保證各連接處不泄漏。 供油裝置投入運行前，必須確認齒輪箱內(nèi)部清潔度達到ISO4406 17/15/12級，潤滑油清潔度等級達到ISO4406 17/15/12級。 第23頁/共44頁3.3使用與維護首次啟動時應注意油泵電機轉向是否正確。 過濾系統(tǒng)入口處設有測壓點，可用測壓表（用戶自備）檢測泵的出口壓力。 過濾系統(tǒng)上裝有濾油器污染發(fā)訊器，當濾油器進出油口壓差達到3.5bar時，污染法訊器發(fā)出電訊號，同時污染發(fā)訊器上也有燈光顯示，此時應及時更換濾芯。如果更換濾芯不及時，濾油器進口壓力達到14bar時，濾油器旁通

11、閥將會開啟，此時濾油器將失去過濾作用，齒輪箱必須停止運轉！第24頁/共44頁濾芯的更換過程： 更換濾芯時必須確認供油裝置處于停機狀態(tài)，濾油器必須卸壓（壓力表顯示0bar狀態(tài)）?？梢酝ㄟ^擰松濾筒底部的排油螺塞卸壓（工作時必須擰緊）。 更換濾芯步驟： 旋下濾筒，取出舊濾芯。 清洗濾筒，把新濾芯裝上，旋上濾筒。 旋緊濾筒，再回松1/4圈。 更換濾芯后，重新啟動工作，注意觀察壓力表工作壓力。第25頁/共44頁旁路過濾 當齒輪箱長時間運行后，箱體內(nèi)部潤滑油會逐漸污染，底部沉淀顆粒狀污染物。為提高潤滑系統(tǒng)清潔度，延長過濾器使用壽命，可對齒輪箱進行旁路沖洗過濾。旁路過濾裝置由用戶自備，箱體上預留有安裝接口。

12、第26頁/共44頁低溫啟動 冬季低溫狀態(tài)時機組啟動必須考慮油液的加熱。當油溫低于-10時可通過電加熱器將油溫升到10以上；當油溫低于-10至-30時由于潤滑油粘度太大，則應采用專用的低溫旁路加熱系統(tǒng)加熱油液。低溫旁路加熱系統(tǒng)由用戶自備，箱體上預留有安裝接口,該接口與旁路過濾裝置接口共用。第27頁/共44頁4、齒輪箱維護 4.1 檢查螺栓和螺母是否緊固 所有在表（一）中列出的螺栓聯(lián)接必須檢查是否緊固。在表（一）中包括這些螺栓的相關數(shù)據(jù)，例如扭矩和扳手尺寸。 并不是所有的螺栓都需要一一檢查，要檢查的數(shù)目在表中也有指出。 如果在齒輪箱中重復出現(xiàn)相同規(guī)格的螺栓，那么在表中只列出一次。 檢查螺栓聯(lián)接必須

13、使用經(jīng)過校正的扭力扳手和液壓扳手。 如果被檢查的螺栓數(shù)目少于實際數(shù)目，那么在這些檢查過的螺栓上必須作標記，下次檢查其它的螺栓。 如果在檢查的螺栓中有一個因松動而達不到指定扭矩，那么所有的螺栓都必須檢查。 第28頁/共44頁第29頁/共44頁4.2 腐蝕狀況和泄漏情況檢查 檢查所有部件的腐蝕狀況。如果發(fā)現(xiàn)外表面有腐蝕，必須立刻按照覆蓋層說明書對該部件進行處理。 檢查所有部件，特別是齒輪箱、液壓系統(tǒng)、剎車和油液泄漏。必須排除泄漏并找出到泄漏原因。必須更換損壞部件并清理被污染的區(qū)域。第30頁/共44頁4.3 運行的異常噪音檢查 必須檢查運行部件的異常噪音，要特別注意主軸軸承、剎車裝置在運行中的噪音。

14、 第31頁/共44頁4.4 齒輪箱 在維護齒輪箱之前，必須使風機安全停機，并確保不會因為誤操作而啟動（確保剎車可靠和風輪鎖緊）。第32頁/共44頁檢查齒輪箱是否有異常噪音 運行時是否有異常的噪音。檢查油位 從油標檢查齒輪箱的油位。檢查齒輪箱是否有泄漏 檢查所有的凹槽、迷宮環(huán)和泄漏油液的流跡。第33頁/共44頁檢查油液狀況 在500小時后必須進行油液的抽樣檢查，不管運行狀況如何抽樣的時間不能遲于一年。抽樣檢查油液對于評定各種油液的特性（粘性、老化水融性等）是非常重要的。油液檢查后的結果應該告訴你的油液供應商。第34頁/共44頁 更換油液 如果使用礦物油必須每2年更換一次，如果使用人工合成油必須每

15、3年更換一次；油液若從外觀上就發(fā)現(xiàn)變性，應該立即更換。 油液更換時，必須使用和先前同一牌號的油液。不允許使用混合油或不同生產(chǎn)廠家的油液。要特別指出的是，人工合成油并不是不同礦物油或其它不同油液的簡單混合。如果從礦物油換到合成油，或是從合成油換到礦物油，在注入新油液之前必須徹底清洗齒輪箱。 在更換油液時，為了清除箱底的雜質、鐵屑和殘留油液，齒輪箱必須用新油液進行沖洗。高粘度的油液必須進行預熱。新油液應該在齒輪箱徹底清洗后注入。 注意： 舊的油液應該在停機后齒輪箱冷卻之前盡快排出。第35頁/共44頁 換油步驟： 在放油球閥下放置合適的積油容器。 卸下箱體頂部的空氣濾清帽。 把油槽及凹處的殘留油液吸

16、出，或用新油進行沖洗，這樣也可以把油槽中的雜質清除干凈。 清潔位于放油堵頭處的磁鐵。 擰緊放油堵頭（檢查油封： 堵頭處受壓的油封可能失效，必要時可更換油封）。 卸下觀察蓋板進行檢查。 將新的油液過濾后注入齒輪箱 (過濾精度: 30 m以上) 。 必須使油液液位達到液位計的標注刻度處，以保證可以軸承和齒輪潤滑可靠。 檢查油位(油液必須加到油標的中部)。 蓋上觀察蓋板，裝上空氣濾清帽。第36頁/共44頁檢查齒輪 檢查有可能損傷的齒輪嚙合面。清潔空氣濾清帽 必須每年清潔空氣濾清帽，先擰下空氣濾清帽，然后用清洗劑進行清洗，待干燥后在擰上。檢查齒輪箱的彈性支撐是否有損傷 必須檢查彈性支撐的磨損狀況，是否

17、有裂縫以及老化情況。如果發(fā)現(xiàn)有明顯的老化痕跡，必須予以更換。第37頁/共44頁潤滑冷卻循環(huán)系統(tǒng)檢查系統(tǒng)是否有泄漏 檢查所有的接頭和油管是否有泄漏。 必須排除所有的泄漏并找到泄漏原因。檢查軟管是否老化 檢查在潤滑冷卻循環(huán)系統(tǒng)中的軟管是否老化，是否有裂紋。 如果發(fā)現(xiàn)軟管的表面有老化痕跡和過多的裂紋，必須進行更換。檢查各傳感器開關是否工作正常 如果傳感器失靈或損壞，請立即更換。第38頁/共44頁安全剎車檢查剎車圓盤的外表面以及上面是否有油污 必須確保剎車圓盤上沒有油污。如果發(fā)現(xiàn)有油污，必須找到原因并加以排除。并且必須更換制動塊。檢查圓盤表面：必須保證圓盤表面平整，圓盤邊緣沒有條紋狀裂紋，如果發(fā)現(xiàn)有問

18、題，圓盤和制動塊必須更換。檢查制動塊 必須定期檢查制動塊的磨損情況，確保各制動塊有1mm的摩擦層（也就是說保證圓盤和制動塊之間有2.25mm的間隙）。檢查剎車夾鉗 檢查剎車夾鉗是否有油污，或者其它黏附物，任何污染物都必須清除。 檢查剎車夾鉗的腐蝕狀況。如果發(fā)現(xiàn)有腐蝕地方必須清除，并對腐蝕區(qū)域加以防護 。第39頁/共44頁附錄 運行維護表附表一 500小時運行維護清單 日 期： 年 月 日項項 目目 內(nèi)內(nèi) 容容 標標 準準 記記 錄錄 齒輪箱齒輪箱/支撐連接支撐連接螺栓螺栓 檢查全部檢查全部 齒輪油齒輪油 檢查油位檢查油位 以油標尺、油位傳感器以油標尺、油位傳感器為依據(jù)為依據(jù) 齒輪油過濾器齒輪油過濾器 檢查檢查無無“91 Gear oil filter 閘盤連接螺栓閘盤連接螺栓 檢查全部檢查全部 剎車連接螺栓剎車連接螺栓 檢查全部檢查全部 高速剎車閘墊高速剎車閘墊 檢查、調整檢查、調整閘間隙閘間隙 閘墊厚度大于閘墊厚度大于2mm；閘間隙閘間隙0.8mm 第40頁/共44頁附表二 2500小時運行維護清單 日 期： 年 月 日項項 目目 內(nèi)內(nèi) 容容 標標 準準 記記 錄錄 齒輪箱齒輪箱/底座連接螺栓底座連接螺栓 檢查全部