风电机组齿轮箱的结构及运行特征 点击:1738 | 回复:2



gongkongedit

    
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发表于:2006-12-21 13:31:00
楼主
我国风电场中安装的风电机组多数为进口机组。近几年来,一批齿轮箱发生故障,有些由厂家更换,也有的由国内齿轮箱专业厂进行了修理。有的风场齿轮箱损坏率高达40~50%,极个别品牌机组齿轮箱更换率几乎接近100%。虽然齿轮箱发生损坏不仅仅在我国出现,全世界很多地方同样出现过问题,但在我国目前风电机组运行出现的故障中已占了很大比重,应认真分析研究。 

1) 过去小容量风电机组齿轮箱多采用平行轴斜齿轮增速结构,后来为避免齿轮箱造价过高、重量体积过大,500kW以上的风电机组齿轮箱多为平行轴与行星轮的混合结构。由于风电机组容量不断增大,轮毂高度增加,齿轮箱受力变得复杂化,这样就造成有些齿轮箱可能在设计上就存在缺陷。 

2) 由于我国有些地区地形地貌、气候特征与欧洲相比有特殊性,可能对标准设计的齿轮箱正常运行有一定影响。我国风电场多数处于山区或丘陵地带,尤其是东南沿海及岛屿,地形复杂造成气流受地形影响发生崎变,由此产生在风轮上除水平来流外还有径向气流分量。我国相当一部分地区气流的阵风因子影响较大,对于风电机组机械传动力系来说,经常出现超过其设计极限条件的情况。作为传递动力的装置-齿轮箱,由于气流的不稳定性,导致齿轮箱长期处于复杂的交变载荷下工作。由于设备安装在几十米高空,不可能容易地送到工厂检修,因此经常进行状态监视可以及时发现问题,及时处理,还可以分析从出现故障征兆到彻底失效的时间,以便及时安排检修。 

3) 在我国北方地区,冬季气温很低,一些风场极端(短时)最低气温达到-40℃以下,而风力发电机组的设计最低运行气温在-20℃以上,个别低温型风力发电机组最低可达到-30℃。如果长时间在低温下运行,将损坏风力发电机组中的部件,如齿轮箱。因此必须对齿轮箱加温。齿轮箱加温是因为当风速较长时间较低或停风时,齿轮油会因气温太低而变得很稠,尤其是采取飞溅润滑部位,无法得到充分的润滑,导致齿轮或轴承短时缺乏润滑而损坏。如果机舱温度也很低,那么管路中润滑油也会发生流动不畅的问题,这样当齿轮箱油不能通过管路到达散热器,齿轮油温会不断上升直至停机。 

归纳起来,我们可以分析在我国风电场经常发生齿轮箱故障可能主要有以下原因: 

1、齿轮箱润滑不良造成齿面、轴承过早磨损 

-大气温度过低,润滑剂凝固,造成润滑剂无法到达需润滑部位而造成磨损 
-润滑剂散热不好,经常过热,造成润滑剂提前失效而损坏机械啮合表面 
-滤芯堵塞、油位传感器污染,润滑剂“中毒”而失效 

2、设计上存在缺陷 

齿轮的承载能力计算一般按照ISO6336(德国标准DIN3990)进行。当无法从实际运行得到经验数据时,厂家可能选用的应用系数KA为1.3,但实际上由于风载荷的不稳定性,使得设计与实际具有偏差,造成齿轮表面咬伤甚至表面载荷过大而疲劳破坏。说明当选择应用系数KA为1.3时,齿轮传动链中载荷远超出按假设设计值。如果轴承选择不合适,由于轴向载荷相当大,而造成轴承损坏。 

3、失速调节型风电机组安装角如果设置过大时,冬季就会出现过功率现象,过高载荷影响齿轮箱的寿命。 如果文章不是全部或涉及图片表格等内容的,查询地址:[url=http://www.kzcd.cn/mforum/forum_more.asp?scriptID=3592]地址联接[/url]站内文章只供学习参考之用!




XIAO菜

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发表于:2006-12-23 18:02:00
1楼
风电是绿色能源之一,虽然我不懂,但是我要支持一下搂主

minhod

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发表于:2008-11-28 08:40:11
2楼
并网运行的风力发电技术兴起于20世纪80年代,并迅速实现了商品化、产业化,作为一项新的能源技术开始受到更多国家的重视。经过十多年的发展,国内的风电场也由初期的数百千瓦装机容量发展成为数万千瓦甚至数十万千瓦装机容量的大型风力发电场,风力发电机组的单机容量已从最初的几十千瓦发展为今天的几百千瓦,兆瓦级风电机组也开始逐步出现在国内风电场。

近年来随着风电机组单机容量的不断增大,以及风电机组的投行时间的逐渐累积,由齿轮箱故障或损坏引起的机组停运事件时有发生,由此带来的直接和间接损失也越来越大,维护人员投入相关工作的工作量也有上升趋势。这就促使越来越多的风电场开始加强齿轮箱的日常监测和定期保养工作。

以我场为例:2000至2002年由于齿轮箱故障或损坏导致的直接电量损失年均约15万kwh,占非常规维护工作量的40%以上。

由于并网型风电机组起停较为频繁,叶轮本身转动惯量又很大,大中型风电机组的叶轮转速一般都设计在20-40转/分,机组容量越大,叶轮直径越长,转速相对就越低,为满足异步双速电机的工作条件,在叶轮和发电机之间就需要装设齿轮箱增速。由于机舱尺寸的限制,大型风电机组的机械传动系统一般都沿机舱轴线布置,齿轮箱也从以前多级正齿或斜齿齿轮箱而改为更多采用结构紧凑的行星齿轮箱。随着大型风电机组采用的齿轮箱传递扭矩增大,结构更加紧凑、复杂,对风电机组维护检修人员的要求也不断提高。

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