风电齿轮箱常见故障及处理办法

第30卷 第10期2023年10月仪器仪表用户INSTRUMENTATIONVol.302023 No.10风电机组齿轮箱常见故障及防护措施郭阿童（国电电力湖南新能源开发有限公司，长沙 410000）摘 要：齿轮箱是风电机组中的重要部件，由于风电场环境影响，加上运行维护不当，导致齿轮箱故障发生率比较高，影响机组的安全运行。

为了降低齿轮箱故障发生率，在总结几种常见故障的基础上，提出相应的防护措施。

通过加强对齿轮箱的日常运行维护，应用监测技术监控齿轮箱重要设备部件的运行状态，并建立齿轮箱管理档案，实现对齿轮箱运行的全过程管理，能大大降低其故障发生率。

因此，风电机组齿轮箱运行维护要遵循预防为主、防治结合的原则，科学制定防护措施，提高运行管理水平，降低故障发生率及维护成本，提高风电场经济效益。

关键词：风电机组；齿轮箱；常见故障中图分类号：TM614 文献标志码：AWind Turbine Gearbox Common Faults and Protection MeasuresGuo A tong（Hunan New Energy Development Co., Ltd., Changsha, 410000,China ）Abstract：Gearbox is an important component of wind turbine. Due to the influence of wind farm environment and improperoperation and maintenance, the gearbox fault rate is high, affecting the safe operation of the unit. In order to reduce the occurrence rate of gearbox fault, on the basis of summing up several common faults, the corresponding protective measures are put forward. Through strengthening the daily operation and maintenance of the gearbox, monitoring technology is applied to monitor the run-ning status of the important equipment parts of the gearbox, and the management files of the gearbox are established to realize the whole process management of the gearbox operation, can greatly reduce its failure rate. Therefore, the operation and maintenance of wind turbine gearbox should follow the principle of prevention-oriented and combination of prevention and control, formulate protective measures scientifically, improve the level of operation and management, and reduce the failure rate and maintenance cost, improve the economic benefits of wind farms.Key words：wind turbine ；gear box ；common faults收稿日期：2023-06-29作者简介：郭阿童（1993-），男，湖南监利市人，本科，助理工程师，研究方向：风力发电。

风电机组齿轮箱齿轮故障分析及改进措施摘要：齿轮箱是整个风电机组传动链的核心部位之一，其内部结构十分复杂，在工作过程中，受到变速变窄的长期冲击，极易发生故障，在风电齿轮箱的实际运行和维护过程中，需要根据其具体工作情况进行定期的维护与检修。

因此，文章对风力发电机齿轮箱的常见故障进行了分析，并提出了改进措施。

关键词：风电机组；齿轮箱；齿轮故障；改进措施引言：一般情况而言，风力发电机组的设置与建设场所通常是在野外海边等偏远地区，且由于其机舱空间较小，相关设备一旦发生故障，维修就十分困难，相应的维护保养费用较高，维修周期长，这样对于整体风力发电机的正常工作会产生严重影响，造成发电效率低，经济效益减少的情况。

因此，为了减少风力发电机齿轮箱的故障发生率，对其进行运行维护时，需要重点考虑的方面。

一、齿轮损坏对于齿轮箱而言，其故障主要包括齿轮损伤，轴断裂，轴承损坏，齿轮箱工作振动过大或出现异响，连接螺栓损伤，润滑系统故障等。

对于要接受变载荷冲击的齿轮而言，其齿轮部位损伤是十分常见的，包括了断齿、点蚀、齿面胶合、齿面磨损等问题。

一般来说，断齿的发生都是由于齿轮承受的载荷超过了其额定载荷造成的，主要原因包括：电路故障、突发的强风，也可能是由风电系统故障引起的紧急制动造成。

在整个齿轮设计的过程中，需要根据其运行环境的特点，对整体齿轮需要满足的最大载荷进行合理的规范与设计，同时应尽可能避免紧急刹车，减少对齿轮箱的冲击，同时要避免相关设备超负荷运行，防止疲劳的发生和断齿的出现。

在齿轮的各类损坏形式中，齿面损坏是最易发生的问题，可以从开始发生的点蚀逐步扩大，剥落或整体出现磨损，齿面损坏对于齿轮正常工作而言会产生很大影响，引起齿面损坏的原因也十分多样。

目前使用的齿轮由于当前加工技术有限、材料限制、成本等众多问题的综合影响，其本身可能会存在一定的问题，这样就会使齿轮容易发生点蚀与磨损。

在齿轮工作过程中会产生较大的局部应力，也是齿面发生故障的原因之一。

胶合是相啮合齿面在啮合处的边界膜受到破坏，导致接触齿面金属融焊而撕落齿面上的金属的现象，很可能是由于润滑条件不好或有干涉引起，适当改善润滑条件和及时排除干涉起因,调整传动件的参数，清除局部载荷集中，可减轻或消除胶合现象。

二、轴承损坏轴承是齿轮箱中最为重要的零件，其失效常常会引起齿轮箱灾难性的破坏。

轴承在运转过程中，套圈与滚动体表面之间经受交变负荷的反复作用，由于安装、润滑、维护等方面的原因，而产生点蚀、裂纹、表面剥落等缺陷，使轴承失效，从而使齿轮副和箱体产生损坏。

据统计，在影响轴承失效的众多因素中，属于安装方面的原因占16%，属于污染方面的原因也占16%，而属于润滑和疲劳方面的原因各占34%。

使用中70%以上的轴承达不到预定寿命。

因而，重视轴承的设计选型，充分保证润滑条件，按照规范进行安装调试，加强对轴承运转的监控是非常必要的。

通常在齿轮箱上设置了轴承温控报警点，对轴承异常高温现象进行监控，同一箱体上不同轴承之间的温差一般也不超过15゜C，要随时随地检查润滑油的变化，发现异常立即停机处理。

三、断轴断轴也是齿轮箱常见的重大故障之一。

究其原因是轴在制造中没有消除应力集中因素，在过载或交变应力的作用下，超出了材料的疲劳极限所致。

因而对轴上易产生的应力集中因素要给予高度重视，特别是在不同轴径过渡区要有圆滑的圆弧连接，此处的光洁度要求较高，也不允许有切削刀具刃尖的痕迹。

设计时，轴的强度应足够，轴上的键槽、花键等结构也不能过分降低轴的强度。

保证相关零件的刚度，防止轴的变形，也是提高轴的可靠性的相应措施。

四、油温高齿轮箱油温最高不应超过80゜C，不同轴承间的温差不得超过15゜C。

一般的齿轮箱都设置有冷却器和加热器，当油温底于10゜C时，加热器会自动对油池进行加热；当油温高于65゜C时，油路会自动进入冷却器管路，经冷却降温后再进入润滑油路。

如齿轮箱出现异常高温现象，则要仔细观察，判断发生故障的原因。

首先要检查润滑油供应是否充分，特别是在各主要润滑点处，必须要有足够的油液润滑和冷却。

双馈式风电机组齿轮箱故障浅析摘要：风电机组齿轮箱是机组传动链中的重要组成部分。

若齿轮箱出现故障，相比其他部件故障有维修成本高昂、维修难度大等特点，因此避免和减少齿轮箱故障可有效提高风电机组安全可靠性和降低生产成本。

本文通过总结现场运行维护经验对齿轮箱常见故障进行总结分析，为齿轮箱检修维护提供指导意见。

关键词：齿轮箱；故障；运维建议引言我国风电行业步入快车道已有10余年，大部分风电机组随着运行年限的增长，故障频次和类型随之增加。

本文以齿轮箱机械故障、高温故障、油压异常故障为分析对象，总结、提炼可行维护方案。

为提高风机齿轮箱稳定运行可靠性提供参考。

1、齿轮箱机械故障双馈式风电机组齿轮箱一般为两级行星一级平行轴齿轮结构为主，通常采用强制润滑和飞溅润滑两种方式。

当齿轮箱润滑油清洁度不高，并长期在高负荷、高温环境下运行时，齿轮啮合部位在接触应力、润滑油等的反复作用下，在齿轮齿面或者啮合面次表面产生微小的裂纹[[1]]，若不能及时得到维护微小的裂纹会在交变应力的改变下引起微观疲劳，若长期运行过程中得不到有效维护，频繁启停风机等齿轮啮合部位的裂痕会发展成齿面裂痕、齿面磨损、齿面灼伤、以及齿轮变形、齿面断裂等故障。

定期开展齿轮箱内窥镜检查，检查齿面是否有点蚀、划痕等故障，能及时掌握齿轮箱内部结构潜在隐患，对发现和解决齿轮箱内部结构机械故障起到预防和指导意义。

定期检查齿轮箱油滤芯，当滤芯含有大量杂质或者滤芯堵塞都会导致齿轮箱油过滤不精，不能起到净化作用，因此齿轮箱油滤芯应定期检查，使用吸铁棒检查滤芯低部有无金属杂屑等。

由于主轴与齿轮箱低速输入轴使用胀紧套连接方式，当叶轮与主轴发生后窜时会使力矩传递到齿轮箱行星轮导致行星轮轴与齿圈、端盖间发生摩擦，产生高温、异响的同时还会产生金属磨屑污染齿轮油。

若发现异常现象应及时对齿轮油进行油化验，若黏度、颗粒污染度、酸值、水分等指标超标应更换齿轮油及其滤芯，防止内部金属摩擦部件劣化加重。

风力发电机组齿轮箱故障诊断1. 引言1.1 背景介绍齿轮箱是风力发电机组中的重要组成部分，承担着转动力传递和速度变换的功能。

由于长期运行和恶劣环境条件的影响，齿轮箱容易出现各种故障，影响发电机组的正常运行和发电效率。

及时准确地诊断齿轮箱故障尤为重要。

随着风力发电技术的飞速发展，齿轮箱故障诊断技术也在不断创新和完善。

通过对齿轮箱故障进行精确诊断，可以有效提高风力发电机组的运行可靠性和安全性，降低运维成本，延长设备寿命，最大限度地实现风能资源的利用。

本文旨在对风力发电机组齿轮箱故障诊断方法进行概述，探讨常见的齿轮箱故障特征，介绍故障诊断技术和原理，分析振动信号分析方法和温度监测技术的应用，并总结齿轮箱故障诊断的重要性和未来发展趋势。

希望通过本文的研究，为风力发电行业的技术进步和发展贡献一份力量。

1.2 研究目的研究目的：本文旨在探讨风力发电机组齿轮箱故障诊断的方法与技术，提供有效的故障诊断方案，为风力发电行业提供更加可靠、高效的运维保障。

通过对常见齿轮箱故障特征、故障诊断技术及原理、振动信号分析方法、温度监测技术等方面进行综合分析与研究，旨在提高齿轮箱故障的预警能力，减少故障带来的损失和影响，保障风力发电机组的安全稳定运行。

本研究还将探讨齿轮箱故障诊断的重要性，展望未来发展趋势，为该领域的深入研究和技术创新提供参考和借鉴。

通过本文的研究成果，期望能够为风力发电行业提供更加科学、可靠的齿轮箱故障诊断解决方案，推动行业的持续发展与进步。

1.3 研究意义风力发电机组在风能资源利用中起到至关重要的作用。

齿轮箱作为风力发电机组的核心部件之一，其故障诊断对于发电机组的正常运行至关重要。

研究齿轮箱故障诊断技术可以帮助提前发现和解决齿轮箱的故障问题，保障风力发电机组的运行稳定性和有效性。

齿轮箱故障诊断的研究意义主要体现在以下几个方面：在风力发电行业中，齿轮箱故障是一种常见的故障类型，及时准确地诊断齿轮箱故障可以有效降低故障率，延长齿轮箱的使用寿命，减少维修成本，提高发电效率；齿轮箱故障一旦发生，可能会导致整个风力发电机组的停机维修，给发电厂和电网带来损失，影响电力供应的稳定性，因此研究齿轮箱故障诊断技术对于保障电力供应的可靠性具有重要意义；齿轮箱故障诊断技术的研究也可以促进风力发电行业技术的进步和发展，推动我国清洁能源产业的发展。

风力发电机组齿轮箱故障分析及检修讲解风力发电机组是利用风能转化为电能的设备，其中齿轮箱是发电机组中重要的传动部件。

齿轮箱负责将风力转换为旋转力，并将其传递给发电机，使发电机能够产生电能。

然而，由于长时间的运转以及风力的影响，齿轮箱存在着一定的故障风险。

因此，了解齿轮箱的故障原因、分析方法以及检修技巧对于保障风力发电机组的正常运行非常重要。

齿轮箱故障的分析可以从以下几个方面展开：1.齿轮箱噪音异常：齿轮箱在运行时会产生一定的噪音，但如果噪音异常变大或频率异常变化，则可能是齿轮磨损或断齿的表现。

此时可以通过检查齿轮箱中的润滑油是否正常，通过观察润滑油中是否有金属颗粒，来判断齿轮是否磨损严重。

2.齿轮箱温升过高：齿轮箱在运行时会产生一定的热量，但如果温升过高，则可能是因为油温过高或润滑不良，导致齿轮磨损加剧。

此时可以通过检查润滑系统是否正常工作，及时更换润滑油并增加润滑剂的供给，以降低齿轮箱的温升。

3.齿轮箱振动异常：齿轮箱在运行时会产生一定的振动，但如果振动异常明显，则可能是因为齿轮箱本身结构松动或齿轮配合不良，导致振动加剧。

此时可以通过检查齿轮箱的固定结构是否稳固，及时修复松动的部件，并进行齿轮的重新配合。

4.齿轮箱漏油：齿轮箱在运行时会消耗一定的润滑油，但如果漏油现象明显或周期过短，则可能是油封密封不良或油封磨损导致的。

此时可以通过检查油封是否正常工作，并及时更换磨损严重的油封。

针对齿轮箱故障的检修，可以按照以下步骤进行：1.停机检查：当发现齿轮箱存在异常故障时，首先应该停止风力发电机组的运行，以免故障进一步恶化。

2.润滑油更换：检查润滑油的油质和量，如有必要可以进行润滑油更换。

同时，检查润滑系统是否正常工作，确保润滑油的供给正常。

3.齿轮箱分解：将齿轮箱的外壳拆除，仔细检查各个部件的磨损情况和结构是否松动。

对于严重磨损或断齿的齿轮，应及时更换。

4.润滑系统维护：对润滑系统进行维护，包括检查和更换润滑油、清洗油路、更换油封等。

风力发电机组齿轮箱故障诊断一、背景介绍风力发电机组齿轮箱是风力发电机组的核心部件之一，负责将风轮叶片转动的机械能转化为电能。

齿轮箱的工作环境苛刻，长期受到大风、恶劣天气等外界因素的影响，加之高速、高负荷的工作状态，齿轮箱故障频率较高，给风电场的运行和维护带来了一定的挑战。

及时准确地对风力发电机组齿轮箱故障进行诊断，对风电场的安全稳定运行具有重要的意义。

二、常见故障原因1.润滑油污染齿轮箱内部长时间工作后，润滑油会受到振动、高温等因素的影响，导致润滑油的污染。

润滑油污染会使齿轮箱零部件间的摩擦增大，从而导致齿轮箱温升增高、噪音加大，严重时甚至引发齿轮箱损坏。

2.齿轮损坏齿轮工作在高速和高负荷状态下，长时间受到拉力和挤压力的作用，容易导致齿面损伤、断裂或磨损，进而引起齿轮箱故障。

3.轴承故障齿轮箱内部的轴承长时间承受高速旋转和重压力的作用，容易出现磨损、松动等问题，导致齿轮箱转动不畅，甚至产生异常噪音。

4.密封件损坏齿轮箱的密封件损坏会导致润滑油泄漏，使得齿轮箱内部无法正常润滑，加速了其零部件的磨损，最终引发齿轮箱故障。

5.其他原因除了上述常见的故障原因外，齿轮箱的故障还可能由于设计缺陷、制造工艺不良等因素引起。

三、齿轮箱故障诊断方法1.声音诊断通过听力诊断齿轮箱运行过程中是否有异常噪音，观察噪音的产生位置和频率，判断齿轮箱是否存在齿轮损伤、轴承故障、润滑油不足等问题。

2.振动诊断采用振动传感器检测齿轮箱的振动情况，观测振动的振幅和频率，判断齿轮箱是否存在齿轮损伤、轴承故障、不平衡等问题。

3.温度诊断通过红外线热像仪等设备检测齿轮箱的温度分布情况，观测各个部位的温度变化，判断齿轮箱是否存在轴承故障、润滑油不足等问题。

4.润滑油分析定期对齿轮箱润滑油进行化验，检测润滑油中的杂质、磨损颗粒等情况，判断齿轮箱是否存在润滑油污染、磨损严重等问题。

5.其他诊断方法除了以上几种常用的诊断方法外，还可以采用红外光谱分析、摄像头检测等先进技术来诊断齿轮箱故障。