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双馈机型齿轮箱轴承温度高原因分析

来源:作者:发表时间:2019-04-28

 摘 要: 通过对风电机组齿轮箱润滑系统原理介绍为切入点,对齿轮箱运行当中引起轴承温度高问题的原因进行了研究分析,并对处理办法进行了简要介绍。现场可根据实际情况选择合理的处理方案,可有效降低齿轮箱油温,避免齿轮箱过温停机,延长齿轮箱整体使用寿命。

 
引言
齿轮箱作为双馈风电机组的核心部件,运行是否稳定,将直接决定着建设方的切身利益。由于齿轮箱故障或者损坏引起的机组停运事件时有发生,如 Gearbox Oil Hot Warning、Gearbox Oil Hot 等故障。随着机组容量的不断增大,以及风电机组的运行时间逐渐累积,由此带来的直接损失和间接损失,维修人员投入维修工作的工作量也有不断增加。因此,研究风电齿轮箱过温停机故障原因变得尤为重要。
 
1 风力发电机组齿轮箱油冷系统组成及原理介绍
齿轮箱润滑系统采用强制润滑的方式,主要功能为润滑( 形成油膜、降噪、吸振、减少摩擦等) 、冷却( 热量传导、降低齿轮箱各轴承温度) 由润滑系统、冷却系统以及传感器等系统组成。润滑系统: 吸油管、油泵、电机、过滤器、温控阀以及相应的连接胶管。冷却系统一般为风冷,包括风扇、电机及相应的连接胶管。传 感 器: 包 括 压 差 开 关、压 力 传 感 器、各 温 度 测 点PT100 等。润滑系统能够提供源源不断的润滑油; 过滤器能够过滤润滑油液中的杂质,洁净润滑油; 冷却系统用来降低润滑油的温度。
 
动作原理如下: 风作用到叶片上,驱使风轮旋转,旋转的风轮带动齿轮箱主轴转动,风能转化为机械能,通过电机泵与机械泵( 风机转动运行时) 将润滑油从齿轮箱油池吸出,润滑油经过滤后到达温控阀。随着油温的升高,温控阀分配高温油经过冷却系统冷却,再分配到各个润滑点,进行冷却润滑。
 
2 风力发电机组齿轮箱轴承温度高原因分析
2. 1 温度传感器 PT100 本身问题
机组报故障后查看故障波形,如果发现温度有突变或者直接变为 0 或者最大等情况可以更换 PT100 进行观察,如果有备用芯的话,可以更换至备用芯。
 
2. 2 过滤系统问题
通过电机泵与机械泵( 风机转动运行时) 将润滑油从齿轮箱油池吸出,然后通过滤芯后进入各润滑点,假如滤芯堵塞,就会导致油路循环不畅,油温过高,轴承温度高。
 
2. 3 冷却系统问题
冷却系统组成由冷却风扇、散热片等组成,发生故障时,检查冷却风扇工作是否正常,能否正常启动; 检查冷却风扇风道有无破损; 检查散热片有无脏污,并清理( 在风场环境恶略的地区会导致散热片堵塞严重,造成热量不能有效地进行交换) 。逐步排查,直至故障排除。
 
2. 4 温控阀问题
温控阀动作机理: 通过电机泵与机械泵( 风机转动运行时)将润滑油从齿轮箱油池吸出,润滑油经过滤后到达温控阀。当通过的润滑油油温低于 45℃ 时,因此时的润滑油油温较低,不需要进行冷却,润滑油直接进入齿轮箱各润滑点; 当通过的润滑油油温高于 45℃时,温控阀阀芯开始动作,此时的润滑油部分直接进入齿轮箱,部分通过冷却器进入齿轮箱; 当通过的润滑油温高于 60℃时,温控阀阀芯完全关闭,此时的润滑油完全经过冷却器后进入齿轮箱( 因油温较高,需要经过冷却后才可进入齿轮箱) 。
 
故假如温控阀损坏,高温油就会不经过冷却器源源不断直接进入齿轮箱,导致油温升高,轴承温度高故障也会随之发生。
 
2. 5 油泵问题
根据齿轮箱润滑原理可以知道,齿轮箱采取强制润滑的方式。风机转动时,根据温度变化,润滑油泵进行高低速切换,以达到润滑降温目的。
 
2. 6 参数问题
检查齿轮箱油泵启停流程及控制策略是否按规定设置。
2. 7 高速轴连轴器的安装问题
齿轮箱的输出轴( 高速轴) 采用联轴器连接,安装时应严格找中,其对中误差必须控制在弹性联轴器的允许值的下限以内,一般应≤0. 05mm,角度误差≤30”。( 弹性联轴器允许的对中偏差是用于补偿在工作过程中由于受载及温升和离心力所产生的变形,及无法避免的制造和对中偏差的,并不是安装的允许偏差,要求安装的允许偏差≤0. 05mm。此偏差指正常工作下的值,在安装时应根据风力发电机的特点预留补偿量。)
 
2. 8 齿轮箱油池液位、润滑油选型等问题检查
发生异常时,应首先检查齿轮箱油池液位高低,是否满足齿轮箱设计的润滑油量。另外只有厂家设计认可的润滑油才允许 使 用,目前推荐使用的润滑油 品 牌 Mobilgear SHCXMP320. 对于不同品牌型号的润滑油,不允许混加,必须将齿轮箱内部残留清理干净后才可以加入其它牌号的润滑油,而且在齿轮箱运行满半年后要对齿轮箱油液进行抽样化验。
 
2. 9 空气滤清器是否通畅
检查齿轮箱顶部空气滤清器是否通畅,滤清器底部防失效皮塞是否拿掉。若空气滤清器不通畅,则会引发齿轮箱内外部存在压力差,从而引发故障。
 
3 结语
风电齿轮箱可能发生的故障原因有很多,除了一些常见的原因之外,温控阀是引起轴承温度高的主要原因之一。因此,发现问题时,要不断对风电齿轮箱的故障情况进行详细的研究分析,进而找出预防和排除故障的相关措施,以减少因故障而带来的损失。
 
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