风力发电齿轮箱机械设计存在的问题及应对策略探究

风力发电齿轮箱机械设计存在的问题及应对策略探究

彭文博

黑龙江中宇富锦风力发电有限公司  156100

摘要：风力发电机的关键元件是风速增速齿轮，它位于转子和发电机之间，将风力通过转子转动产生的动力传递给发电机发电，同时将风力发电低输入转速的转子，以满足发电要求，机器所需的转速。因此，风力发电齿轮箱箱是一种低速、重载、增速齿轮，在变载荷条件下运行，载荷方向不规则变化，阵风冲击强。

关键词：风力发电；齿轮箱机械设计；补救措施

齿轮箱是风力发电机组的重要组成部分，它可以使风轮在风的影响下快速旋转，完成风能与电能的转换。但在风电运行实践中，自然界中的风能不足以满足发电机的实际需要，需要借助一对齿轮来进一步提高风轮的转速。目前，在我国，风电齿轮箱主要位于塔顶，放置空间很小，维修难度较大。因此，有关部门必须不断优化风电场齿轮箱的机械设计，进一步降低发生故障的可能性，为风能发电的有效发展奠定坚实的基础。

1风力发电机机械传动设计中的问题

1.1相关技术比较老旧

在科技飞速发展的现代社会，风电齿轮箱的机械设计不断优化。但由于各种因素的影响，我国的风电齿轮箱设计研究并没有跟上时代的潮流，其总体的设计方法和设计理念都比较落后，所以市场上还存在较大的问题。.风电齿轮箱的质量。此外，我国风电传动的机械设计很多部分主要依赖国外进口，我国对核技术的掌握程度仍有待提高。同时，风力发电机组通常位于山区、沙漠、海滩等地区，气候环境往往恶劣，容易发生自然灾害，这也对风力发电机组齿轮箱的整体质量提出了更高的要求。

1.2变速箱传动可靠性不高

风电传输对风力发电效果的影响非常大，其整体内部结构非常复杂，对机械设计的一般要求也比较高。但就目前风电齿轮箱的运行状态而言，其装置的可靠性还需进一步提高。我国风电传动可靠性低的重要原因可以分为以下几点：一是我国对风电传动系统的研究比较不完善，对其设计的普遍认识不是很强；在风电齿轮箱动力学研究中，对负载平衡机制的深入研究严重不足。这些原因都极大地影响了风电齿轮箱的整体质量，会造成断齿、断轴、漏油、温度过高等不良现象，给风力发电的正常运行造成巨大障碍。

1.3缺乏丰富的基础规划

风电齿轮箱长期使用后，会进一步增加齿轮箱意外开关和停机的概率，极大地影响齿轮箱的正常运行。针对这种情况，许多国家积极参与基础设计工作，为传动优化提供通用有效的设计信息、设计方法和设计产品。但在我国风力发电的工作实践中，相关部门对基础设计仍缺乏全面认识，导致很多试验工作无法有效推进，因此我国仍无法突破短期内风电齿轮箱设计难，这也是为什么我国的风资源不能最大化的原因。

1.4项目标准化问题

风轮的机械结构必须符合一定的标准，设计标准直接影响风轮机械结构的质量和风轮的生产成本。风轮机械结构标准主要包括风轮结构、风轮性能、风轮检验标准等。先进的风轮机械设计标准，可以缩短风轮的设计周期，降低风轮的制造成本，保证风轮的制造质量。但是，现行的风轮设计标准存在一些问题，设计标准的措辞忽略了风轮的设计和性能，难以达到降低风轮生产成本和设计周期的目的。

2风力发电齿轮箱机械设计的对策

2.1提高齿轮箱的设计水平

在我国风电生产的工作实践中，齿轮箱的设计技术和设计元素大部分依赖国外进口，但由于地理环境和安装水平的差异，我国风电齿轮箱的使用不是很乐观。考虑到这种情况，我国必须继续加强风电齿轮箱研究，使我国齿轮箱的设计水平进一步提高，制造出符合我国实际情况的风电齿轮箱等。提高我国风力发电效率。缓解我国能源短缺问题。同时，我国还应结合自身的设计情况和国际先进的设计技术和设计理念，搭建科学合理的研发平台，有效解决风力发电过程中齿轮箱故障。另外，风电齿轮箱的设计过程需要比较大的资金和人才。因此，我国相关部门必须不断加大对风电齿轮箱设计的资金投入，不断采用先进的设计理念和设计能力。为风电齿轮箱的顺利设计奠定了坚实的基础。

2.2优化变速箱的可靠性

风电齿轮箱的可靠性与齿轮箱的使用寿命有着直接的关系，因此工作人员必须深入分析齿轮箱故障的根本原因，才能结合当前先进的技术研究和大量的数据分析用于持续优化。在此过程中，人员应继续加大对风电齿轮箱和支撑轴承设计的研究，实时记录必要的设计信息和设计方法，为风电齿轮箱的优化提供坚实的基础。同时，工作人员要切实解决风电齿轮箱运行过程中漏油、噪音大、密封不良等诸多问题，开展风电齿轮箱可靠性试验分析，使风电涡轮发电机可以控制变速箱。更全面地了解过程中可能出现的问题，从而有效提高风电生产的实际效率。目前风电机组的可靠性分析主要包括强度分析、疲劳分析、稳定性分析、变形极限分析和动力分析等，为后续风电机组的优化提供了良好的数据支持。

2.3确认变速箱维修

确保风电齿轮箱的正常运行，进一步减少风电齿轮箱故障造成的经济损失。有关部门要切实加强风电齿轮箱的日常维护保养，及时发现使用过程中出现的安全隐患，进一步提高其使用寿命。在此过程中，工作人员应定期清理风机齿轮表面，检查箱体和润滑管有无泄漏和松动，检查箱体底部放油阀有无泄漏和松动；检查油尺。检查油位和油色是否正常；检查各输电线路有无磨损，检查机组运行过程中是否有异常噪音。同时，工作人员要定期更换变速箱的滤油器，定期收集油液，定期监测变速箱的振动情况，这样才能保证变速箱的正常运行。

4未来发展

在一般设计阶段，为满足可靠性和使用寿命要求，应对齿轮图进行比较和优化，以获得最小的体积和最小的重量；运行可靠，维护方便；产品质量应在制造过程的每一个环节得到保证；运行过程中应实时监测齿轮运行状况（轴承温度、振动、油温及质量变化等），并按规范进行日常维护。与进口齿轮箱相比，价格差异太大，市场价格偏低，齿轮箱生产企业承担的风险更大，不利于提高产品可靠性，不利于行业的快速发展，也不利于企业研发资金的投入。无论设备投资大，市场风险高，都有抢购的趋势。目前，我国对大型风齿轮的设计和生产技术还没有系统深入的研究，现场运维经验和基础数据、定位、设备指标低、可靠性不高这些因素制约了我国能源风电的快速发展。相信在2-3年内，我国风电箱的设计和生产水平将有明显提高，这将改变MW以上风电设备的定位。

结束语

风能可以有效缓解当前全球能源紧缺问题，因此在不同国家得到广泛应用，有效推动了风力发电机组的快速发展。但是，在我国从事风能工作的实践中，机械齿轮箱的设计还存在较大的问题，这在很大程度上限制了我国风能的快速发展。针对这种情况，有关部门要结合我国风能发展状况和国际先进技术水平，继续加强风电齿轮箱的设计研究，有效优化风电齿轮箱的可靠性，开展风电齿轮箱研究。定期检修维护将进一步优化风电场齿轮运行状况，为我国风能快速发展奠定坚实基础。

参考文献

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