风电齿轮箱结构故障分析

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。

风电齿轮箱的故障分析和维护风力发电机组由叶片、增速齿轮箱、控制系统、发电机、塔架等组成。

其中增速齿轮箱作为其传动系统起到动力传输的作用，使叶片的转速通过增速齿轮箱增速，使其转速达到发电机的额定转速，以供发电机能正常发电。

因此增速齿轮箱设计及制造相当关键。

同时风力发电机组增速齿轮箱由于其使用条件的限制，要求体积小，重量轻，性能优良，运行可靠，故障率低。

随着风电行业的发展，更多更大功率的机组投入商业化运营，因而其维修费用更高。

虽然世界上著明的齿轮箱制造企业，如德国的Renk公司，Fland公司，Eickhoof公司以及一些中小企业在这方面都作了研究，并且有的企业也付出了很大的代价，但目前世界风电行业所用增速齿轮箱仍然事故较多。

因此，采用先进技术，分析其失败的原因，总结和吸收以往开发其它项目齿轮箱成功的经验，研制高技术性能，高可靠性和良好的可维修性的增速齿轮箱是风力发电机组的关键技术保障。

一、风电齿轮箱故障分析（一）、齿轮传动的故障原因分析齿轮传动是机械设备中设备中最为常用的传动方式之一。

风电齿轮箱运行状态的正常与否直接关系到整台机组的工作状况。

据有关资料统计，齿轮箱发生故障有40％的原因是由于设计、制造、装配及原材料等因素引起的，即是由制造单位设计制造引起的；另有43％的原因是由于用户维护不及时和操作不当引起的；还有17％的原因是由于相邻条件（如电机、联轴节等）的故障或缺陷引起的。

当然，风电齿轮箱故障原因是否有这比例关系，还要经过统计得出。

由此可见，为了确保风电齿轮箱安全、正常地运行，提高齿轮传动的可靠性，一方面需要改进设计、提高加工制造精度以及改善装配质量，另一方面则必须提高运行管理和维护水平，对齿轮传动装置进行状态监测和故障诊断。

(二).齿轮箱中主要故障及其原因分析据统计,齿轮箱中其次是轴承，占20％；再者是轴，占10％。

最后是箱体和紧固件。

由此可见，在齿轮箱中齿轮本身的故障所占比重大。

说明在齿轮传动系统中齿轮本身的制造、装配质量及其运行维护水平是关键问题。

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。

风电机组齿轮箱高速轴断齿原因分析摘要：在碳达峰、碳中和的等国家新政策的推动下，国内风力发电装机容量持续增长。

同时，随着风力涡轮机运行时间的增加，离心风机设备的故障率不断上升，离心风机的运行和维护问题日益突出。

风机齿轮箱是连接离心风机主轴轴承和发电机的关键旋转部件。

其主要功能是将叶轮在风速作用下形成的驱动力传递给发电机组，使其获得相对速比。

由于风机齿轮箱工作环境恶劣，负载相对复杂。

因此，减速器中的关键部件，如传动齿轮、滚动轴承、旋转轴等存在许多无效问题。

其中，断齿是减速器最严重的无效方式，这将立即导致离心风机停机，从而危及生产率，并继续造成非计划的更换和维护成本。

关键词：风电机组；齿轮箱；高速轴断齿；原因；措施1机组故障概况某风电机组齿轮箱高速轴在运行16000h时发现齿轮箱异常，停机解体后发现高速轴的齿面断裂。

高速轴材料为DIN17210—1986中的17CrNiMo6，符合标准，该材料经过渗碳淬火热处理，有效硬化层深度要求不小于1.47mm。

机组为1500kW、三叶片、水平轴、上风向、变速变桨恒频的双馈机组，齿轮箱为一级行星两级平行结构的齿轮箱。

2失效原因分析2.1宏观检查依据GB/T3481-1997对高速轴样品进行损伤定性，检查发现，样品20个齿面存在载荷不均现象，受力侧均存在明显磨损痕迹，其中电机侧齿面的磨损程度明显比对侧严重；样品除齿面整体磨损外，主要存在齿端折断和剥落2类损伤形貌；齿端折断位于1个齿靠近电机侧端部，发生断裂部位齿长约57mm;剥落损伤位于紧邻断齿的齿面和与断齿相邻的齿面。

高速轴样品的主要实测尺寸有：高速轴总长约1070mm,共有20个齿，齿沿轴向长约195mm,沿齿向长205mm;齿高约18mm,齿间距约26mm。

2.2材料化学成分分析从高速中间轴的断裂位置提取了部分样品，并利用EMGA-930氧氮氢联测仪以及固定式金属光谱仪分析了该样品。

在不计算热处理等情况影响的前提下。

风力发电机齿轮箱结构及其主要故障类型的处理方法摘要第一章绪论1.1论文的目的和意义1.2风力发电的现状1.3风力发电齿轮箱的研究现状第二章齿轮箱结构2.1风力发电机的整体结构2.2齿轮箱的结构及其传动方案第三章风力发电机组齿轮箱故障类型3.1齿轮箱的主要故障类型3.2风力发电机组齿轮箱振动故障分析3.3风力发电机组传动齿轮油温故障分析第四章风力发电的发展存在问题和主要趋势4.1我国风电齿轮箱设计生产存在问题4.2风电发展的主要趋势致谢参考文献中文摘要摘要：风电产业的飞速发展促成了风电装备制造业的繁荣，风电齿轮箱作为风电机组的核心部件，倍受国内外风电相关行业和研究机构的关注。

但由于国内风电齿轮箱的研究起步较晚，技术薄弱，特别是兆瓦级风电齿轮箱，主要依靠引进国外技术。

因此，急需对兆瓦级风电齿轮箱进行自主开发研究，真正掌握风电齿轮箱设计制造技术，以实现风机国产化目标。

本文以兆瓦级风力发电机齿轮箱为对象，通过方案选取，齿轮参数确定等对其配套的齿轮箱进行阐述。

首先，介绍全球风力发电产业高速发展和国内外风电设备制造业概况，阐述我国风力发电齿轮箱的现状及齿轮箱的研究。

其次，确定齿轮箱的机械结构。

选取两级行星派生型传动方案，通过计算，确定各级传动的齿轮参数。

对行星齿轮传动进行受力分析，得出各级齿轮受力结果。

依据标准进行静强度校核，结果符合安全要求。

然后，论述了风力发电机组齿轮箱故障诊断的主要类型，深入探究风电机组齿轮箱振动故障机理，研究了油温高的故障机理，分析了传动齿轮温度场和热变形的情况。

最后，阐述我国风力发电存在的主要问题和发展前景。

关键词：风电齿轮箱；结构；故障类型；存在问题ABSTRACT第一章绪论1.1 论文的目的、意义面对当前不可再生能源短缺的境况，许多国家都发展清洁能源，主要有风能、太阳能等，但规模最大的是风力发电。

现在风力发电技术已日趋成熟，市场正逐步扩大，风力发电已成为增长最快的可再生能源之一，并具备了与常规能源竞争的能力。

风电机组齿轮箱高温故障及处理分析摘要：齿轮箱是风电机组的重要组成部分，齿轮箱工作质量对风电机组运行工况、风电场综合效益造成深远影响。

目前来看，在风电机组运行期间，受到复杂环境、部件老化等因素影响，齿轮箱高温故障时有出现，影响风电机组正常运行。

鉴于此，本文以风电机组齿轮箱高温故障作为切入点，深入探讨故障问题形成原因，从多个方面针对性提出故障处理措施。

旨在有效预防齿轮箱高温故障，实现风电机组平稳运行目标，为风机运行管理工作的开展提供参考。

关键词：风电机组；齿轮箱；高温故障；处理措施1 风电机组齿轮箱高温故障的形成原因1.1 润滑油分配不均在风电机组运行期间，需要使用到大量的润滑油，润滑油通过油路从集油分配器内流经齿轮箱，再从箱体出来进行分流处理，分别向前轴承、后轴承部位供油，起到降低齿轮箱摩阻值、降温冷却的效果。

然而，根据实际运行情况来看，润滑油分流后，受到齿轮箱进口油温、压力等因素影响，油体运动黏度大幅提升，在支管路内流动时会产生明显阻力，进而导致齿轮箱前轴承、后轴承流量分配不均，最终因润滑油不足而无法持续吸收齿轮箱运行期间释放的热量，出现高温故障。

同时，在风电机组维护保养工作不及时的情况下，润滑油内夹杂的铁屑等杂质会在管路内沉积，随着时间推移，逐渐出现管路堵塞情况，润滑油无法顺利流入齿轮箱和向前后轴承供油，这同样会引发齿轮箱高温故障出现。

1.2 温控阀失效温控阀是由温度感应组件、阀体、阀芯和调节弹簧组成，阀的开启和关闭过程是一个弹簧力与温度感应介质的膨胀力的力平衡过程。

调节弹簧是自力式温度控制中的重要组件，其性能的优、劣直接影响到阀瓣的提升和回位，由于受到交变载荷的作用，其性能参数的设计就显得更为重要。

温控阀有着先天的热滞后性，滞后性加重是其失效前期的征兆，温包在感温中存在热滞后性；定值弹簧最初值给定有偏差；温包密封性差、破损或泄漏都会导致温控阀失效。

1.3 齿轮油品质不达标齿轮油是在石油润滑液中添加极压抗磨剂等组分制成的一种润滑剂，其质量是影响齿轮运行的重要因素。

齿轮箱维护和故障分析概述风力发电机组由叶片、增速齿轮箱、风叶控制系统、刹车系统、发电机、塔架等组成。

其中增速齿轮箱作为其传动系统起到动力传输的作用，使叶片的转速通过增速齿轮箱增速，使其转速达到发电机的额定转速，以供发电机能正常发电。

高可靠性和良好的可维修性的增速齿轮箱是风力发电机组的关键技术保障。

所以，对海阳、莱州、开发区风场齿轮箱故障现象统计如下表：液压系统和齿轮的损坏三大方面。

齿轮和轴承在转动过程中它们实际都是非直接接触，这中间是靠润滑油建成油膜，使其形成非接触式的滚动和滑动，这时油起到了润滑的作用。

虽然它们是非接触的滚动和滑动，但由于加工精度等原因是其转动都有相对的滚动摩擦和滑动摩擦，这都会产生一定的热量。

如果这些热量在它们转动的过程中没有消除，势必会越集越多，最后导致高温烧毁齿轮和轴承。

因此齿轮和轴承在转动过程中必须用润滑油来进行冷却。

所以润滑油一方面起润滑作用，另一方面起冷却作用。

对于风电齿轮箱，对于所有的齿轮和轴承我们都要采用强制润滑。

因为强制润滑可以进行监控，而飞溅润滑是监控不了的。

从安全性考虑采用强制润滑。

一、风电齿轮的损坏类型及其判断下表为齿轮轮齿的主要故障形式及其原因根据裂纹扩展的情况和断齿原因断齿包括过载折断（包括冲击折断）疲劳折断以及随机断裂等断齿常由细微裂纹逐步扩展而成。

疲劳折断发生从危险截面（如齿根）的疲劳源起始的疲劳裂纹不断扩展，使轮齿剩余截面上的应力超过其极限应力，造成瞬时折断其根本原因是轮齿在过高的交变应力重复作用，在疲劳折断处，是贝状纹扩展的出发点并向外辐射产生的原因有很多。

主要是材料选用不当，齿轮精度过低，热处理裂纹，磨削烧伤，齿根应力集中等等因此在设计时需要考虑传动的动载荷谱，优选齿轮参数，正确选用材料和齿轮精度，充分保证加工精度消除应力集中集中因素等等。

过载折断总是由于作用在轮齿上的应力超过其极限应力，导致裂纹迅速扩展，常见的原因有轴承损坏突然冲击超载轴弯曲或较、大硬物挤入啮合区等断齿断口有两种形式一种呈放射状花样的。

风力发电齿轮箱常见的故障风力发电齿轮箱是风力发电机组中非常重要的组成部分，其功能是将风轮的转动速度提高并传递给发电机，从而产生电能。

然而，由于长期运行和外部环境的影响，齿轮箱经常出现一些常见的故障，影响发电机组的正常运行。

本文将介绍风力发电齿轮箱常见的故障。

一、齿轮损伤齿轮损伤是风力发电齿轮箱最常见的故障之一。

齿轮工作时承受着较大的载荷和摩擦，长时间的工作会导致齿轮表面磨损，甚至出现齿面断裂、齿根断裂等故障。

齿轮损伤会导致齿轮箱噪音增大、振动加剧，并且会影响齿轮传动的精度和效率，严重时会导致齿轮箱完全失效。

二、轴承故障风力发电齿轮箱中的轴承是支撑齿轮和转子的重要部件，其工作条件较为恶劣。

长期运行和外部环境的影响会导致轴承磨损、损坏甚至断裂。

轴承故障会导致齿轮箱的振动增大、噪音变大，严重时还会造成齿轮箱的卡死，影响整个风力发电机组的正常运行。

三、油封泄漏风力发电齿轮箱中的油封起到密封和润滑的作用，保证齿轮箱内部的润滑油不泄漏，并防止外部灰尘和水分进入。

长期运行和外部环境的影响会导致油封老化、磨损，甚至出现泄漏现象。

油封泄漏会导致齿轮箱内部润滑油的减少，加速齿轮的磨损和故障，并可能引起齿轮箱的过热，严重时还会导致齿轮箱的失效。

四、润滑油污染风力发电齿轮箱中的润滑油起到润滑、冷却和减震的作用，保证齿轮和轴承的正常工作。

然而，长期运行和外部环境的影响会导致润滑油中混入金属粉末、水分和其它杂质，使润滑油变质、失去润滑性能。

润滑油污染会导致齿轮和轴承的磨损加剧，增加齿轮箱的摩擦和能量损耗，影响发电机组的效率和寿命。

五、齿轮箱过热风力发电齿轮箱在运行过程中会产生大量的摩擦热，需要通过润滑油来冷却。

然而，长期运行和外部环境的影响会导致润滑油的减少、质量下降，使齿轮箱无法有效地散热，导致齿轮箱温度升高。

齿轮箱过热会使齿轮和轴承的磨损加剧，降低齿轮传动的精度和效率，严重时甚至会引发火灾等安全事故。

风力发电齿轮箱常见的故障包括齿轮损伤、轴承故障、油封泄漏、润滑油污染和齿轮箱过热等。

风电机组齿轮箱磨损案例分析风电机组齿轮箱作为传动机构，对风力发电起着极其重要的作用。

通过油液监测技术可以监控风电机组齿轮箱的润滑状态和磨损状态，之后通过内窥镜检查验证该齿轮箱的磨损程度。

油液监测技术通过对风电机组设备摩擦副的润滑状态和磨损状态进行定期跟踪监控，可以有效地评判在用润滑油的性能状况和预防设备磨损故障隐患[1]。

工业内窥镜检查是预警式维护，对维修时间的推断是非常有效的，将其和油液监测相结合更直观了解设备内部磨损情况，为设备维修提供决策支持。

1风电机组齿轮箱结构及工作原理1.1结构组成一般的双馈型风电机组齿轮箱采用一级行星二级平行结构，主体结构包括法兰，中箱体，后箱体和输出齿轮；变速机构包括第1～4级齿轮、行星轮和太阳轮。

1.2工作原理风轮叶片在风的作用下带动主轴转动，扭转的主轴（低速轴）传递风轮扭矩到齿轮箱的一级行星齿轮，一级行星齿轮通过二级平行轴齿轮传递扭转，使低转速大扭矩载荷转化为高转速低扭矩载荷，便于发电机的吸收；最后电机轴（高速轴）上的扭矩通过切割电磁形成电能，完成风能→机械能→电能的转化[2]。

2油液监测诊断标准风电机组齿轮箱起增速作用，运行时载荷多变，易发生故障，通过油液监测技术监控机组齿轮箱磨损状态；油液监测分析诊断结论一般分为3个等级，分别为正常、注意和报警。

（1）“正常”是指在用润滑油各项指标均在标准规定的正常值范围内，可以满足设备润滑要求，且设备润滑、磨损状态均良好。

（2）“注意”是指在用润滑油一项或多项指标超出正常值范围、油品不能完全满足设备润滑要求，设备润滑、磨损状态可能存在故障隐患，宜引起现场关注，并要求现场在必要时采取取样复检、加强巡视等措施。

（3）“报警”是指在用润滑油一项或多项指标经连续多次检测值均在标准规定的报警值范围内，油品劣化明显，已无法满足设备润滑要求。

设备运行存在故障隐患，需采取更换润滑油、部件检修等维护措施。

为避免取样不规范等干扰因素影响判别结论的准确性，对于首次检测到“报警”值的样品，一般应至少取样复检一次再进行确认（排除取样环节可能的干扰因素），报告给出复检结论后应在一个月内完成取样复检。

风电机组齿轮箱故障分析报告一、引言随着全球对清洁能源的需求不断增长，风力发电作为一种可再生、清洁的能源形式，得到了广泛的应用和发展。

风电机组是风力发电系统的核心设备，而齿轮箱作为风电机组的关键部件之一，其运行状态直接影响着整个风电机组的性能和可靠性。

然而，由于风电机组运行环境恶劣、工况复杂，齿轮箱容易出现各种故障，给风电场的运行和维护带来了巨大的挑战。

因此，对风电机组齿轮箱故障进行深入分析，找出故障原因，提出有效的预防和维护措施，对于提高风电机组的可靠性和经济性具有重要意义。

二、风电机组齿轮箱的结构和工作原理（一）结构风电机组齿轮箱通常由行星齿轮系、平行轴齿轮系、箱体、轴承、润滑冷却系统等组成。

行星齿轮系具有体积小、承载能力大、传动比大等优点，常用于风电机组齿轮箱的高速级；平行轴齿轮系则用于低速级，以实现最终的输出扭矩。

（二）工作原理风电机组的叶片在风力的作用下旋转，通过主轴将扭矩传递给齿轮箱。

齿轮箱通过各级齿轮的传动，将转速逐渐提高或降低，以满足发电机的转速要求，同时将扭矩传递给发电机，实现机械能到电能的转换。

三、风电机组齿轮箱常见故障类型（一）齿轮故障1、齿面磨损齿面在长期的啮合过程中，由于摩擦和润滑油中的杂质等因素，会导致齿面磨损。

轻度磨损会影响齿轮的传动精度，严重磨损则会导致齿轮失效。

2、齿面胶合在高速、重载和润滑不良的情况下，齿面接触区温度过高，导致润滑油膜破裂，两齿面金属直接接触并相互粘连，形成齿面胶合。

3、齿面点蚀齿面在反复的接触应力作用下，会产生疲劳裂纹，裂纹扩展后形成点蚀坑。

点蚀会降低齿轮的承载能力，严重时会导致齿轮折断。

4、轮齿折断轮齿在承受过大的载荷或存在制造缺陷时，会发生折断现象，导致齿轮箱无法正常工作。

（二）轴承故障1、疲劳剥落轴承在长期的交变载荷作用下，滚道或滚动体表面会产生疲劳裂纹，裂纹扩展后形成剥落坑。

2、磨损轴承在工作过程中，由于润滑不良、异物侵入等原因，会导致滚道和滚动体表面磨损。

风电齿轮箱的各部分失效与故障分析引言：随着可再生能源的快速发展，风能逐渐成为全球范围内的一种重要的可再生能源，而风电齿轮箱作为风力发电机组的核心部件，具有承担巨大负荷和高速旋转的特点。

然而，由于操作环境恶劣且长期运行，齿轮箱容易出现各种失效和故障。

一、齿轮失效1. 疲劳失效疲劳失效是由于重复应力作用下齿轮金属材料的疲劳断裂引起的。

这种失效通常发生在齿轮接触区域，在长时间高速旋转和不可预测的加载条件下，会在齿根处形成疲劳裂纹，最终导致齿轮断裂。

2. 磨损失效磨损是齿轮箱常见的一种失效形式，主要分为表面磨损和微观磨损。

表面磨损通常由于载荷过大、润滑不良或者颗粒污染引起，而微观磨损则是由于齿面摩擦和接触疲劳引起的。

3. 腐蚀失效腐蚀是由于介质中存在酸、碱或者其他化学物质，导致齿轮表面与润滑油发生化学反应而损坏的失效形式。

腐蚀会破坏齿轮的表面硬度，导致齿轮表面变薄，减小载荷传输能力，并可能引发其他类型的失效。

二、轴承失效1. 疲劳失效轴承疲劳失效是由于反复的加载引起轴承材料的裂纹形成和扩展。

这种失效通常在负荷高、转速快的情况下发生，长期运行会导致轴承表面的疲劳裂纹逐渐扩展，最终导致轴承失效。

2. 磨损失效轴承磨损是由于齿轮箱工作时产生的颗粒污染、不良润滑或由于杂质引起的磨损。

磨损会导致轴承零件间的摩擦增加，从而引发轴承的过早失效。

3. 温度失效高温会导致轴承材料的变形和热膨胀，进而损坏轴承的内部结构。

过高温度使轴承的润滑脂失效，从而导致轴承的寿命缩短。

三、油封失效油封是齿轮箱中非常关键的部件，主要用于防止润滑油泄漏以及防止灰尘和污染物进入齿轮箱。

油封失效通常由封口材料老化、密封面损坏或过度磨损引起。

失效的油封会导致润滑油泄漏和外界污染物进入齿轮箱，进而引发齿轮、轴承等更严重的故障。

四、齿轮箱振动失效振动是齿轮箱失效的重要标志，它可以预示齿轮、轴承和其它部件的故障。

齿轮箱振动失效可能由于不平衡、松动、轴承故障、齿轮磨损等原因引起。

风力发电机常见故障及其分析茂名职业技术学院毕业设计题目：风力发电组轴承的常见失效形式及故障分析系别：机电信息系专业：机械制造与自动化班别：13机械一班姓名：何进生指导老师：张浩川日期：2015年7月1日至2016年5月1日内容摘要随着全球经济的发展和人口的增长，人类正面临着能源利用和环境保护两方面的压力，能源问题和环境污染日益突出。

风能作为一种蕴藏量丰富的自然资源，因其使用便捷、可再生、成本低、无污染等特点，在世界范围内得到了较为广泛的使用和迅速发展。

风力发电己成为世界各国更加重视和重点开发的能源之一。

随着大型风力发电机组装机容量的增加，其系统结构也日趋复杂，当机组发生故障时，不仅会造成停电，而且会产生严重的安全事故，造成巨大的经济损失。

本论文先探讨了课题的实际意义以及风力发电机常见的故障模式，在这个基础上对齿轮箱故障这种常见故障做了详尽的阐述，包括引起故障的原因、如何识别和如何改进设计。

通过对常见故障的分析，给风力发电厂技术维护提供故障诊断帮助，同时也给风电设备制造和安装部门提供理论研究依据。

关键词风力发电机;故障模式;齿轮箱;故障诊断Common Faults And Their AnalysisOf The Wind TurbineAbstractWith the global economic development and population growth, humanity is facing with the pressure from two sides of the energy use and environmental protection, the energy problem and environmental pollution has become an increasingly prominent issue. Wind power as a abundant reserves of natural resources, because of its convenient use, renewable, low cost, no pollution, has been more widely used and rapid development in the world. Wind power has been taken as one of the priority development energy sources in the world．The increase of wind power capacity and complicated system structure will not only cause power outage，but also raise serious accidents when the set is at fault．In the beginning, the dissertation introduces the practical significance of project and the common failure mode of wind turbines, then researches and describes the failure of gearbox in detail, including the cause of failure, how to identify and how to improve the design. Based on the analysis of common failures, not only provide assistancefor fault diagnosis to the technical maintenance of wind power plants, but also provide a theoretical basis to the wind power equipment manufacturing and installation departments.Key WordsWind Turbines; Failure Mode; Gear Box; Fault Diagnosis目录第一章绪论 01.1 风力发电的背景 01.2 风力发电机故障诊断的意义 (1)第二章风力发电机常见故障模式及机理分析 (4)2.1 风力发电机结构 (4)2.2 常见故障模式及机理分析 (6)2.2.1 叶片故障及机理 (6)2.2.2 变流器故障及机理 (7)2.2.3 发电机故障及机理 (9)2.2.4 变桨轴承故障及机理 (12)2.2.5 偏航系统故障及机理 (15)2.3 本章小结 (20)第三章风力发电机齿轮箱故障诊断 (21)3.1 风力发电机齿轮箱常见故障模式及机理分析 (21)3.2 齿轮箱典型故障振动特征与诊断策略 (27)3.3 针对齿轮箱不同故障的改进措施 (31)第四章结论 (35)致谢 (36)参考文献 (37)风力发电机常见故障及其分析第一章绪论1.1 风力发电的背景随着全球人口数量的上升和经济规模的不断增长，世界范围内对能源需求持续增加，化石能源、生物能源等常规能源使用带来的环境问题日益突出。

风电机组齿轮箱高温故障分析与预测分析摘要：风电机组齿轮箱高温故障问题的产生对风电机组的运行有着比较大的影响，为了保证运行的效果，应对高温故障进行预测分析。

通过对风电机组故障诊断的重要性的阐述，介绍齿轮箱及其主要结构，分析齿轮箱油温过高带来的影响，结合齿轮箱高温预测模型理论内容提出模型的建立以及预测结果、处理措施，为风电机组的运行带来保障。

关键词：风电机组；齿轮箱；高温故障引言风电机组属于一种大型旋转机械，其结构比较复杂，其中包括了较多的部件，多在偏远地带中使用，运行条件比较恶劣，这种情况下容易使风电机组产生故障。

其中风电机组齿轮箱高温故障问题比较常见，齿轮箱作为风电机组传统系统中的重要部分，发挥了连接主轴及发电机的功能，高温故障问题的产生会使其运行受阻，还需要花费较多的维护费用。

因此，应对高温故障进行分析，采取有效措施来进行预测，减少故障带来的影响。

1风电机组故障诊断的重要性我国风电装机容量不断提升，占据全国总发电量的约4%，这使我国不可再生能源的消耗有效减少，能够实现绿色化发电，对环境及资源发展有着重要的意义。

但是在风电装机规模扩大的背景下，故障问题也更加显著，由于风电机组通常安装在山区及海上等位置，风机需要承受变风载及高温等不良情况的影响，这使其容易产生故障问题，尤其在齿轮箱、滚动轮承等位置上，这些部件故障会使风机的振动变得更加剧烈，甚至导致机组停机，给运营企业带来了较大的损失。

通过对实际情况的分析可知，一般使用寿命为20年的风电机组维护费用占发电场总收入的约20%，当风电机组故障问题没有及时发现或者处理，会使其寿命缩短，还会使其运行效果受到影响。

而通过对故障问题的及时预测及分析，采取有效措施来解决问题，可使其使用寿命得到延长。

因此，进行风电机组故障判断具有重要的意义，不仅可减少运行维护费用，使风电场的运行效益水平得到提升。

同时，可使风机的寿命延长，为发电质量带来保障。

还可使维修工作顺利进行，为维修提供相应的参考依据[1]。