風(fēng)力發(fā)電機齒輪箱.ppt

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1、風(fēng)電齒輪箱結(jié)構(gòu)類型與工作原理及其維護、使用和故障分析,概述,風(fēng)力發(fā)電機組由葉片、增速齒輪箱、風(fēng)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(zhuǎn)速通過增速齒輪箱增速,使其轉(zhuǎn)速達到發(fā)電機的額定轉(zhuǎn)速,以供發(fā)電機能正常發(fā)電。因此增速齒輪箱設(shè)計及制造相當關(guān)鍵。同時風(fēng)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。,隨著風(fēng)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

2、業(yè)在這方面都作了研究,并且有的企業(yè)也付出了很大的代價,但目前世界風(fēng)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(shù),分析其它企業(yè)失敗的原因,總結(jié)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(shù)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(fēng)力發(fā)電機組的關(guān)鍵技術(shù)保障。,一、風(fēng)電齒輪箱的傳動結(jié)構(gòu)類型與工作原理,1000KW齒輪箱,1500KW齒輪箱,齒輪箱工作原理(以600KW齒輪箱為例),齒輪箱的結(jié)構(gòu)原理圖見上圖。結(jié)構(gòu)上采用行星平行軸混合傳動的緊湊結(jié)構(gòu);低速級轉(zhuǎn)速低,扭矩大,采用行星傳動,且主要以太陽輪浮動均載為主。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

3、具體原理為:首先,通過風(fēng)帶動葉片轉(zhuǎn)動,葉片把轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速傳到發(fā)電機上,供發(fā)電機發(fā)電。,二、齒輪、軸承潤滑機理,齒輪和軸承在轉(zhuǎn)動過程中它們實際都是非直接接觸,這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

4、和滑動,但由于加工精度等原因使其轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動的過程中沒有消除,勢必會越集越多,最后導(dǎo)致高溫?zé)龤X輪和軸承。因此齒輪和軸承在轉(zhuǎn)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。,對于風(fēng)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(fēng)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),三、風(fēng)電齒輪箱的損壞類型

5、及其判斷,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(zhì)量及其運行維護水平是關(guān)鍵問題。齒輪在機械加工中是一種高度復(fù)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。,四、風(fēng)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(shè)備都應(yīng)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,

6、注油時用不少于80目的濾網(wǎng)過濾,以防雜物進入箱內(nèi)?;陀昧考s260L。,2 、試運轉(zhuǎn) 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(zhuǎn)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。,3、潤滑系統(tǒng)使用要求 潤滑油牌號:Mobil SHC XMP 320 潤滑系統(tǒng)由供油裝置、過濾系統(tǒng)、油/風(fēng)冷卻裝置及中間

7、連接管路組成。 控制原理圖如圖:,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(shè)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(shè)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)。,風(fēng)冷器工作壓力25bar,最大允許流量140L/min,風(fēng)冷器的風(fēng)扇電機在油溫60或

8、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(fēng)冷器的風(fēng)扇電機停止運轉(zhuǎn)。 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(shè)定值時液位開關(guān)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。,3.2安裝要求 供油裝置應(yīng)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。 為保證冷卻效果,油/風(fēng)冷卻裝置應(yīng)安裝在通風(fēng)處。 中間連接管路按相關(guān)的液壓、潤滑安裝規(guī)范進行安裝,保證各連接處不

9、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。,3.3使用與維護 3.3.1首次啟動時應(yīng)注意油泵電機轉(zhuǎn)向是否正確。 過濾系統(tǒng)入口處設(shè)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(yīng)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(zhuǎn)!,3.3.2濾芯的更換過程: 更換濾芯時必須確認供

10、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。,3.3.3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(yù)留有安裝接口。,3.3.4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

11、溫低于-10至-30時由于潤滑油粘度太大,則應(yīng)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(yù)留有安裝接口,該接口與旁路過濾裝置接口共用。,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(guān)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(fù)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

12、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。,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。,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。,4.4 齒輪箱 在維護齒輪箱之前,必須使風(fēng)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(fēng)輪鎖緊)。,4.4.1 檢查齒輪箱是否有異常噪音 運行時是否有異常的噪音。 4.4.2 檢查油

13、位 從油標檢查齒輪箱的油位。 4.4.3 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。,4.4.4 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(jié)果應(yīng)該告訴你的油液供應(yīng)商。,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3年更換一次;油液若從外觀上就發(fā)現(xiàn)變性,應(yīng)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

14、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(zhì)、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(yù)熱。新油液應(yīng)該在齒輪箱徹底清洗后注入。 注意: 舊的油液應(yīng)該在停機后齒輪箱冷卻之前盡快排出。,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出,或用新油進行沖洗,這樣也可以把油槽中的雜質(zhì)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: 3

15、0 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。,4.4.5 檢查齒輪 檢查有可能損傷的齒輪嚙合面。 4.4.6 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。 4.4.7 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。,4.4.8 潤滑冷卻循環(huán)系統(tǒng) 4.4.8.1 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。 4.4

16、.8.2 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。 4.4.8.3 檢查各傳感器開關(guān)是否工作正常 如果傳感器失靈或損壞,請立即更換。,4.4.9 安全剎車 4.4.9.1 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。 4.4.9.2 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)有問題,圓盤和制動塊必須更換。 4.4.9.3 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)。 4.4.9.4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 。,附錄 運行維護表附表一 500小時運行維護清單 日 期: 年 月 日,附表二 2500小時運行維護清單 日 期: 年 月 日,附表三 5000小時運行維護清單 日 期: 年 月 日,謝謝!,

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