风电机组传动系统维护与故障诊断的研究.pdf

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1、2015年12月建材与装饰电力建设风电机组传动系统维护与故障诊断的研究张陆云（五凌电力湖南分公司湖南长沙410000）摘要：风电机组传动系统的正常运行，将直接影响到电能质量和发电效率，许多风机都是由于传动系统故障导致无法正常运行，甚至出现设备报废，致使电力企业利益受损。一般来说，风机的故障隐患大多集中于主轴轴承和齿轮箱上，本文主要探讨了针对此类问题的日常维护和定期检修，以减少传动系统故障。关键词：风电机组；传动系统；维护；故障诊断中图分类号：TM315文献标识码：A文章编号：1673-0038（2015）50-0187-021引言风力发电的原理，是将风能转

2、化为动能，其主要通过主轴———齿箱传动装置。传统系统的故障会影响到发电效率和电能质量，必须采取维护措施和故障诊断，针对齿轮箱和主轴轴承的维护诊断，此外还应当特别制定相应的维修诊断计划，加强对传动系统监视管理。2风机传动系统主要结构及部件风电机组传动系统则是将风轮所吸收的风能，以机械能的方式传送至发电机的中间装置，其结构主要包括主轴、轴承、齿轮箱、联轴器以及高速轴等。关键部件具体如下：图1主轴滚子轴承（1）主轴迹应当呈双环椭圆，根据振动信号的变化，即可及时发现此类故主轴通常还分为低速轴与高速轴，其中，低速轴用于连接风障。轴的不平衡则是由偏心质量、偏心距所引起

3、的离心力造成，轮、齿轮箱的低速输入端，而高速轴则用于连接齿轮箱的输出端振动的幅度会随着转速的增加而增大。以及发电机转子，从而实现风轮与发电机之间的能量传递。主轴传动系统的所有零部件里，轴承是最薄弱的环节之一，轴承除了需要承受来自于风轮的气动载荷、自重载荷以及轴承、齿轮工作部位不同、润滑条件不同，发生失效的形式和原因不同。行箱反作用力以外，还需要承受传递链扭转振动和瞬态载荷。星架轴承失效的原因主要是当出现轴向载荷交替变换方向的工（2）齿轮箱况时，主轴及其后面连接的行星架在轴向可能会有窜动，如果窜大型风电机组的风轮转速通常为1220r/min，发电机转子的转动

4、量足够大，则对圆柱滚子轴承会造成冲击。行星轮轴承失效的速要求则大约为1500r/min，叶轮的转速与发电机转速则相差70原因主要是轴承外圈和行星轮内孔之间过盈配合量不足，或是多倍。在风轮与发电机之间，需要利用具有大增速比的齿轮箱，用由于齿轮变形而使两者接触面积减少的情况下，出现外圈磨损。以提升转速。风机的齿轮箱作为传动系统关键部件，其运行载荷、在高速和低载的情况下，圆柱滚子轴承容易出现滚子打滑和滚转速波动性较大，相较于其他设备齿轮箱的运行环境较为恶劣，因道滑伤，而球轴承可能会出现滑伤和微剥落的损伤，从而导致高而容易引发故障。齿轮箱有多个种类，如果按照传动形

5、式来分，大速轴轴承的失效。致能分为平行轴定轴传动、行星传动以及组合传动；如果按照传动3.2滚动轴承故障诊断级数，则可分为单级、多级齿轮箱。一些大型的风电机组增速较大，支撑主轴的关键部件就是滚动轴承。处于变化载荷的情况通常适宜采用行星、平行轴相互组合的齿轮实现传动。下，风电机组主轴的轴向位移，可能导致滚动轴承滚子发生磨（3）主轴轴承损，形成故障。滚动轴承故障类型通常包括轴承内圈、外圈或滚风机传动系统中，主轴需要由轴承（见图1）来支撑，然后通动体点蚀以及疲劳剥落等问题。滚动轴承故障会导致轴承的运过轴承座，将风轮作用力传递至地盘。主轴轴承一般采用的是滚行状况恶劣

6、、增大摩擦阻力、提升设备的温度、出现振动信号异动轴承，这样可以在承受较大径向、轴向载荷的同时，有效降低常等，并造成旋转精度的降低。一般来说，故障情况下，轴承的不风轮与齿轮箱之间，在相对运动过程中出现的摩擦阻力。同部件振动特性频率计算如下：3风电机组传动机构常见故障诊断滚动轴承内圈故障特性频率：3.1主轴与轴承故障诊断zdfip=〔1+Dcosα〕风电机组的主轴主要是用于连接风轮与齿轮箱，由于其原材2料存在缺陷，或这在制造过程中未能消除应力集中问题，就会导滚动轴承外圈故障特性频率：致轴的不对中、不平衡问题，即轴的中心线与轴承中心线发生倾zdfip=fi〔1-

7、Dcosα〕斜或偏移。在转速一定的情况下，相位相对稳定，转子的轴心轨2·187·电力建设建材与装饰2015年12月滚动轴承滚动体故障特性频率：和风资源的评估中起到积极的作用。24.2齿轮箱的维护与保养f=dfi[1-dcosα]rpD〔〕D齿轮箱时重要零件之一，当其长期处于运作的状态下，或未式中：d为滚动体直径；D为轴承节径；z为滚动体个数；a为能及时采取保养措施的情况下，容易出现故障。所以，应当定期接触角；fi为内圈旋转频率。对齿轮箱进行必要的检测、维护与保养，以延长其使用寿命，尽3.3齿轮故障诊断可能降低故障的发生概率。3.3.1齿轮故障类别对齿轮箱的

8、日常检查，应当包括以下方面：检查齿轮箱在运①断齿：齿轮中齿面会持续