风电机组传动系统检修策略探讨

风电机组传动系统检修策略探讨

刘智涛

吉林龙源风力发电有限公司，吉林 长春 130000

摘要：随着中国经济的发展，电力需求不断增加。风力发电以其低廉的成本和强大的可再生能源容量成为我国新能源的重要组成部分。但是，在风力发电机的实际运行过程中，存在明显的问题，容易发生故障，导致发电系统不稳定，甚至发生大规模停电。为了维持风力发电机的稳定运行，有必要采取一定的检查措施。本文主要通过研究传动系统的主要构成组件，对维护工作的意义进行分析，并提出相关的维护策略。

关键词：风电机组；传动系统；故障检修；策略

引言

中国主要的电力来源是火力发电，但在发电的过程中容易造成环境污染。近年来，风力发电已经逐渐成为一种比较成熟的绿色发电技术。在风力发电的过程中，其基本原理是将风能转化为动能，其中主轴的齿轮传动装置起到桥梁的作用。风力发电机传动系统容易发生一些故障，如主轴承和滚动轴承故障及齿轮的故障等，而通过有效的维修优化方案，可以提高风电机组传动系统运行的可靠性和安全性。

1风电机组传动系统基本理论及主要部件

风电机组具体是指风力发电机，风力发电机的传动系统主要起到驱动作用，可以支持发电机顺利工作。由于风电机组传动系统在操作流程中容易发生一些故障问题，如主轴容易接触失败，滚动轴承失败或齿轮失灵，所以必须清楚地了解传动系统的构成，有效地预防和维修故障。

1.1风电机组传动系统的基本理论

为风力机的做功装置提供动力的是风力机的人风轮，因为是专门提供动力的装置，所以在不考虑其他因素的情况下可以直接把风轮与发电机连接在一起，这样就可以方便使用很多微型、小型的风力发电机。但是，那些大型风力发电机系统就不适合这么做。大规模的风力发电机需要动力较强的做功装置，如果动力不足或不符合机械标准，风轮和发电机之间的直接传动效果就会变得较差，不能达到让人满意的效果。

1.2风机传动系统的主要部件

风机传动系统主要由三个部件构成，分别是主轴、齿轮箱，以及主轴轴承。

主轴分为低速轴和高速轴。低速轴连接在风轮和齿轮箱之间，主要用于风轮与齿轮箱的低速输入端；高速轴连接着齿轮箱和发电机转子，主要用于齿轮箱输出端与发电机转子，实现风轮与发电机之间能够传输能量，为风力发电机提供能源。

在大型风力发电机中，风轮转速和发电机转子速度的差距非常大，所以有必要提高齿轮箱速度的比率，才能有效地提高风轮的速度，实现风轮和发电机之间的平衡。值得注意的是，在传动系统中，风机齿轮箱是重要的组件之一。由于其运转负荷和速度变动比较大，与其他设备的齿轮箱相比更容易受工作环境和工作条件的影响，导致风机齿轮箱在运转中容易发生问题。

主轴轴承能起到对主轴的固定、支撑作用，能通过轴承座将风轮的作用力传递到底盘，尤其是在使用滚动轴承的情况下，可加大承载力力度，有效减少风轮齿轮箱和之间的摩擦力。

2加强风电机组传动系统检修工作的意义

风电机组一般建设在地形复杂的偏远地区，所以往往会受到很多风流的影响。并且在这样的环境里，风机在实际运行过程中会完全暴露在极端天气的下，如暴风雨、龙卷风、盐蚀等。如果一些风机的制造工艺和技术存在缺陷，可能会导致大量的机械故障。

关于风电机组传动系统，除了以上提到的主轴、齿轮箱和主轴轴承外，还包括更多的部件，如增速齿轮箱、机械制动器等。在保持发电机与风轮之间密切连接的基础上，风力发电机的传动系统可以有效地实现能量转换和传输的目的。此外，根据涉及风力发电机的国家标准，风电机组传动系统主要组件的工作寿命周期设计为20年左右。但是，与一般的机械设施传动系统相比，风力发电机所处的环境较差，组件寿命需要延长。为了有效地保证风电机组传动系统操作的稳定性和安全性，风力发电机组的传动系统，以及进一步有效地保障整个风电机组顺利运行，有必要对结构和零件进行充分的检查工作。

3风电机组传动系统故障及检修策略

每千瓦发电量的陆上风电机组的维护管理费用占总生产费用的20% ~ 25%，而海上风电机组的维护管理费用占35%。因此，从保障风电机组传动系统安全稳定运行入手，降低维护成本，加强风电机组传动系统的维护至关重要。

3.1主轴故障及检修

一些传动系统的制造材料存在质量问题，容易引发轴偏移、不对中、不均衡等现象。其中，“轴不对中”是指主轴的轴心线偏离了轴承的中心线，具体特征是在一定速度条件下相位相对稳定，但转子轴心的行动轨道是双环椭圆曲线。维修人员可以根据振动信号来确定这一问题是否出现。在日常维修工作中，检修人员可以采用听、摸、看等技术方法进行检查。比如，在听力方面，检修人员应该合理使用听针等工具，检测机械设备在运行过程中是否有堵塞、噪音和不稳定性的声音。在触摸方面，检修人员可以用测温仪测量温度，也可以通过触摸轴承座来把握温度。在查看方面，主要是看润滑油的高度、颜色、黏度等，并检查加油的时间记录，判断油的种类、所添加的油脂的量、所使用的润滑油的规格信号是否符合要求。相关的检查技术人员要深入地了解轴承生产、操作原理和维护常识。在风力发电机发电期间，要对发电现场进行彻底的监督管理，使设备处于稳定、安全的运行环境中，有效避免可能发生的故障。

3.2齿轮箱故障及检修

齿轮箱最常见的故障问题包括轮齿折断、齿面疲劳等。轮齿折断现象大都是由于传动系统承受了巨大的负载，在冲击载荷大于齿轮箱设计载荷的情况下，齿轮之间的局部受力受到冲击，导致齿轮突然损坏，导致局部裂缝，胶合问题，最严重的情况是轮齿折断。齿面疲劳大都是因为交变载荷引起的。当周期应力超过轮齿的疲劳极限时，轮齿表面就会产生裂缝。随着时间的推移，疲劳的损伤会越来越严重。然后，继而引起轮齿表面的穿孔、胶合、脱落等隐患，如果不及时采取有效的维护策略，极易进一步造成轮齿折断。

检修人员要定期对齿轮箱进行检查、保养工作，有效地预防和控制故障问题的发生，从而延长齿轮箱的使用寿命。在齿轮箱检查工作过程中，要注意是否有异常噪音，查看油位是否正常，有无发生油泄漏。如有发现问题，检修人员应该立即采取补油等措施。如果没有发生漏油的情况，应定期冲洗齿轮箱的滤清帽。除此之外，检修人员应该仔细检查机械设备的弹性支撑使用情况，及时进行维修、更换工作，以免发生质量问题，造成更严重的损失。

3.3其他检修策略

首先，在线监测系统可以用于监测和诊断风电机组故障信号。基于故障组件、故障类型、故障损坏程度进行准确定位，可有效实现早期故障诊断的目标，进而检测人员根据具体分析制定优化维护策略。这样可以在降低维修费用和时长的基础上建立可靠性较高的设备。其次，可以通过在线监测数据的帮助下使用主成分分析方法，筛选出各机组之间独立变量参数，有效地简化计算过程，为优化检测模型奠定坚实的基础。

结语

随着风力发电技术的发展，其质量问题也越来越受到重视，风力发电的可靠性低和维护总成本较高一直是阻碍风力发电的主要原因。因此，为了提高在线监测设备的精准度，预防和控制风电机组传动系统中容易发生的故障，检修人员有必要进一步深入研究优化风电机组传动系统的检测策略。

参考文献

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