风力发电机组增速齿轮箱安装工艺研究

张世平

（国能联合动力技术（赤峰）有限公司，内蒙古自治区赤峰市 024000）

国家能源集团联合动力技术有限公司首届科技论文大赛

摘要：能源是人类文明进步的基础和动力，随着社会的发展，煤炭、石油、天然气等不可再生能源已不能满足人们日常需求，以风能、太阳能为代表的新型能源充当着能源转型的重要角色，近年来，风电产业发展十分迅速，风力发电机增速齿轮箱作为风力发电机组的核心部件之一，如果增速齿轮箱损坏，将产生高额的维修费用以及给业主带来发电量损失，因此提升增速齿轮箱安装可靠性是非常必要的。

关键词：风力发电机组；增速齿轮箱；安装工艺；可靠性

1 引言

风力发电机组主要由叶片、轮毂、轴系、增速齿轮箱、发电机等大部件组成。各个部件的相互配合，可以保证风力发电机组稳定、高效的运行。风力发电机组的可靠运行，除了需要保证各个部件的安全性、稳定性外，也需要保证各个大部件之间连接的可靠性与稳定性。本文源于在进行风力发电机组安装、试验、运行过程中出现的问题进行分析，以此提升风力发电机组增速齿轮箱安装工艺的可靠性。

2 增速齿轮箱与轴系装配

增速齿轮箱与轴系通过增速齿轮箱锁紧套锁紧连接。在进行风力发电机组反向拖动试验过程中，发现增速齿轮箱出现肉眼可观测的左右摆动情况，通过借助百分表等仪器进行测量，发现增速齿轮箱的摆幅较大。当发现增速齿轮箱摆幅异常后，对所有在生产机组和已交付机组进行了多项试验：1、调试时用发电机进行反向拖动试验；2、通过手动盘车及电动盘车检查增速齿轮箱及整个传动链系统的稳定性；3、针对所有已经交付的机组，利用机组的CMS在线震动监测系统进行监测，同时增加浮动轴承座径向、止推轴承座径向、止推轴承座轴向、增速齿轮箱两侧扭力臂左右方向、增速齿轮箱两侧扭力臂前后方向共7个CMS在线震动监测点位，布置完毕后使风机满负荷运行2小时采集数据。

针对所有实验数据进行分析，增速齿轮箱测点数据在升速过程中与稳定并网运行中明显高于其余数值，同时针对不同机型的大量数据进行对比分析，排除增速齿轮箱内部结构问题，其震动源来自于主轴与增速齿轮箱一级行星架之间。

常规增速齿轮箱与轴系的对接工艺为先使用水平尺调整增速齿轮箱水平度，使用装配车间行车吊起轴系并调整其水平度与增速齿轮箱相同。保证轴系与增速齿轮箱同水平度后，将轴系穿入增速齿轮箱一级行星架中，最后使用液压扳手对增速齿轮箱锁紧套螺栓施加力矩，因增速齿轮箱锁紧套内外圈接触面为锥形结构，施加力矩可保证增速齿轮箱一级行星架与轴系的锁紧效果。在上述操作过程中，会因为行车调整精度和人工操作问题导致轴系与增速齿轮箱一级行星架同轴度出现偏差，而同轴度偏差会导致轴系与增速齿轮箱一级行星架之间出现间隙不均匀情况。经过大量的实验验证，轴系与增速齿轮箱一级行星架之间的间隙会造成锁紧过程中轴系与增速齿轮箱一级行星架圆周方向受力不均，从而导致后期运行过程中增速齿轮箱摆幅过大，所以在齿轮箱装配过程中要保证各个方向上主轴与齿轮箱行星架之间间隙均匀再进行齿轮箱收缩盘力矩锁紧。

3 增速齿轮箱润滑油加注

增速齿轮箱润滑油的加注量对于风力发电机组的正常、稳定运行至关重要，润滑油加注过多会造成增速齿轮箱低速端渗漏，对增速齿轮箱防尘密封结构造成破坏，润滑油加注量过少机组运行过程中会引起故障停机，影响机组正常运行。

增速齿轮箱加油过程中，首先将增速齿轮箱放置平整地面上，打开齿轮箱底部放油阀，排空齿轮箱内部残油，增速齿轮箱加油过程中，影响齿轮箱油位的主要因素有如下几方面：

（1）齿轮箱行星轮位置。

行星轮从倒三角转到正三角位置时，游标视窗中液面会下降，行星轮从正三角转到倒三角时，游标视窗中液面会上升。

（2）风机在调试过程中，增速齿轮箱润滑管路、散热器、过滤器、润滑泵里会存有润滑油无法回流到齿轮箱，造成齿轮箱游标视窗中液面下降。

所以，增速齿轮箱加油时需要将机组置于平整地面，盘动齿轮箱高速端将行星架转动至固定位置后通过观察游标视窗中液面位置进行润滑油加注。

4 增速齿轮箱调试

调试属于增速齿轮箱生产组装验证的最后环节，在增速齿轮箱运转过程中要仔细检查内部是否有噪声、异常震动。检查齿轮箱润滑系统、冷却系统运转状态是否正常，各项指标检查完成之后进行机组交付。

5 运输与产品质量问题

主轴与增速齿轮箱在运输过程中，会不可抗拒的造成装配面出现油污及锈蚀，若在装配前未全部清理，会造成轴系与增速齿轮箱一级行星轮锁紧受力不均，也会导致增速齿轮箱摆幅过大。同时，增速齿轮箱运输过程中因锁紧套自身重力，会导致增速齿轮箱一级行星架出现轻微变形的情况，也会导致因圆周方向受力不均出现增速齿轮箱摆幅过大问题。

5 结语

本文以增速齿轮箱日常安装故障分析为基础，提出了提高增速齿轮箱安装工艺可靠性的方法，（1）轴系与增速齿轮箱对接时保证轴系与增速齿轮箱行星架同轴度满足工艺要求后进行收缩盘力矩锁紧.（2）加强增速齿轮箱润滑油加注量控制，确保增速齿轮箱润滑油量满足机组正常运行，提升增速齿轮箱运行的可靠性.（3）做好发电机组调试检验，保证机组各项性能指标达到交付标准.

参考文献

[1]周翔.兆瓦风电齿轮箱轴系不对中故障的实验研究[D].大连：大连理工大学，2016.

[2]陈积东.风力发电机的齿轮箱故障诊断技术[J].集成电路应用，2021（2）：130-131.

作者简介：张世平（1988），男，工学学士，工程师，主要从事风力发电机组的整机制造。