某风电机组齿轮箱主轴断裂原因分析

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。

浅谈风力发电机组齿轮箱结构及故障分析摘要：风力发电机组的传动系统是风力发电系统中不可或缺的组成部分，它在将风能转化为电能的过程中扮演着至关重要的角色。

传动系统主要由主轴承、齿轮箱、联轴器组成。

其中齿轮箱是传动链系统中的关键部件之一，用于将风轮旋转的动能传递给发电机，从而产生电能。

它通常由多个齿轮组成，通过精确的传动比例来提高风轮转速，并将其转化为适合发电机工作的转速。

关键词: 风力发电齿轮箱故障分析引言：能源问题是当前社会发展的重要议题之一，清洁能源如风能正逐渐受到广泛关注和重视。

在风力发电机组中，齿轮箱作为关键的传动设备，其稳定运行对于确保风力发电机组的正常运转至关重要。

因此，本文将简要分析风力发电机组中齿轮箱的结构及故障诊断。

一、齿轮箱的结构齿轮箱是风力发电机组的重要组成部分，其主要功能是将风轮转动的低速运动转换成高速运动，以提供足够的转速和扭矩给发电机。

风力发电齿轮箱通常由输入轴、输出轴、齿轮组和润滑系统组成。

1.输入轴：输入轴是将风轮的低速旋转运动传递给齿轮组的部分，输入轴一般由高强度的合金钢制成，以承受高扭矩和高速运动的要求。

2.输出轴：输出轴是将齿轮组转动的高速运动传递给发电机的部分。

输出轴通常由输入轴延伸出来，也采用高强度的合金钢材料制造。

3.齿轮组：齿轮组是风力发电齿轮箱的核心部分，它由多个齿轮组成，通过齿轮之间的啮合来实现传动效果。

齿轮通常由合金钢制成，以承受高负载和高速度的工作要求。

齿轮组一般包括主轴齿轮、中间齿轮和输出齿轮。

主轴齿轮与输入轴相连，中间齿轮连接主轴齿轮与输出齿轮，输出齿轮与输出轴相连。

4.润滑系统：润滑系统是保证齿轮组正常运转的重要组成部分，它通常由油箱、油泵、油管和过滤系统组成，润滑油通过油泵被输送到齿轮组的运动部位，起到润滑和减少摩擦的作用，同时还可以冷却齿轮组，保持其正常工作温度。

二、齿轮箱的工作原理齿轮箱是一种常见的机械传动装置，它通过齿轮咬合来实现动力的传递和转换。

风力发电机齿轮箱轮齿断裂原因分析摘要：风能变化是风力发电机的主要部件之一，刀具是旋转齿轮箱最常用的部件，其工作状态直接影响到整个材料的工作状态，齿轮的主要失效形式是齿面磨损，齿面接触疲劳、齿面塑性变形及齿面弯曲断裂，因此，研究风机齿面断裂的原因，提高风机的整体性能具有重要意义，提高风力发电机使用寿命，降低风力发电机维护成本。

关键词：风力发电机；齿轮箱轮齿；断裂原因1. 风力发电机齿轮箱轮齿断裂的原因1）随机断裂通常是由于轮齿缺陷、点蚀、剥落或其他应力集中源在该处形成过高局部应力集中引起的。

2）夹杂物、细微磨削裂纹等轮齿缺陷在交变应力作用下，裂纹不断扩展导致轮齿随机断裂。

3）不当热处理造成的过高残余应力也能引起轮齿的局部断裂。

4）载荷过大，或轮齿修形不到位，引起啮入冲击载荷过大，都会造成随机断裂。

5）轮齿偏载造成的齿面损伤会引起轮齿腰部或轮齿根部的随机断裂。

6）较大的异物进入啮合处也会使局部轮齿断裂。

2. 风力发电机齿轮箱轮齿断裂原因分析过程和结果2.1材料力学性能测试结果在斜齿段的1/2轴半径位置，沿纵向制取3根棒状拉伸试样（?10mm）和3个V型冲击试样（10mm×10mm×55mm），在轮齿心部取2根棒状拉伸试样（?5mm）。

研究得知，中间轴材料的规定塑性延伸强度略低于技术要求下限，其他指标满足技术要求，材料室温冲击吸收功满足技术要求；轮齿心部材料的拉伸性能满足技术要求。

2.2宏观形貌分析图1为断齿中间轴宏观形貌照片。

可见，轴上共有3条轮齿发生断裂，分别编号为1、2、3。

图1齿轮轴宏观形貌其中断口1和断口2形貌类似，整个断齿上都观察不到明显的塑性变形，面积较大的断面上可见清晰的贝纹状疲劳弧线，断口断裂方向与齿面夹角约为70°，结合轮齿受力情况，判断该断口为交变弯曲应力作用下的疲劳断口。

断口1、断口2主起裂源均位于距离右侧端面90mm的位置，两个断口的起裂源均位于齿腰位置，疲劳裂纹在交变弯曲载荷作用下向两侧和对面扩展，疲劳断口的瞬断区面积很小，表明轮齿所受循环应力不大。

风电齿轮箱的故障分析、维护与保养九类常见的故障第一、我们可以看到是齿轮的损伤第二、轴承损伤第三、钢体的开裂第四、锈蚀第五、渗漏油第六、螺栓断裂第七、机械泵损坏第八、异响和振动第九、油温和油压的异常在齿轮损伤方面主要分为四类损伤第一、微点蚀第二、胶合，胶合也是相对比较严重的齿轮故障第三、静止压痕第四、短齿，在齿轮损伤里面非常严重微点蚀的特点主要在齿轮表面有一些微暗状的点状物，实际上是非常微笑的凹痕，它的形成原因最主要是跟齿轮表面的粗糙度以及油墨的厚度有关系，它产生的原因，比如频率的载荷，速度变化，齿面的粗糙度，油液清洁度，齿面硬度。

需要采取的措施，第一、必须保持润滑油的冷却、清洁度和含水量。

第二、监测润滑油的质量以及颗粒度，以及监测齿轮箱的振动和载荷变化，我们齿面上出现微点蚀以后可以通过齿面的重新磨齿把它修复的。

胶合的特点就是在齿轮表面，我们可以看到有一些细条文状的痕迹，与轮齿的滑动方向是一致的，它的位置也是发生在齿面。

胶合产生的原因主要是因为齿面间的高速重载，导致齿面的文化快速上升，以及润滑失效，还有较差的齿面的润滑状况，还有齿面的硬度不够，都会产生胶合。

它的预防措施和微点蚀也是基本相似的，一个是保持润滑油的质量，就是它的冷却，清洁度，含水量，性外确保它在啮合初期的润滑，第三个就是监测齿轮箱的振动和载荷变化。

第四个就是如果说胶合不是很严重的情况下，硬度层允许是可以通过磨齿，但是如果胶合很严重，这个是没有办法，就是它的胶合程度如果必须深，这个是需要更换的，就是磨齿也没有办法。

静止压痕，它的特点就是在齿面形成细状的痕迹，这个痕迹是一种接触腐蚀，严重时候压痕周围还有一些点蚀。

还有的特点就是你看到条文状况不是很明显，静止压痕也是风机运维里面经常出现的状况，最常出现的状况就是长时间停机以后，很多的风机如果某一个部件损伤了以后，需要更换，长时间停机，在齿轮的部位，两个齿之间会经常产生啮合。

它的预防措施就是在长时间停机的状况下必须在一定的时间之内要对风力发电机进行空转，保证充分的润滑，转换它的接触面。

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。

一、齿轮箱的故障及原因分析二、齿轮油的工作原理三、齿轮油的要求及标准四、奥吉娜产品的优势五、世界先进的检测设备一、齿轮箱的故障及原因分析风电场的核心是风力发电机组风电机组的核心是齿轮箱国内风力发电机组80%的停机故障是因为齿轮箱问题。

风机齿轮箱出现故障的零部件及概率分别为：轴承81%，齿轮14%，泵4%，机架1%。

从齿轮箱区域划分看，行星轮组是变速箱最易出现故障的部位，故障率为55%，是一个太阳轮行星轮机构，它是实现变速的核心。

从现象的划分方式：轴承损坏、齿轮损伤、断轴和渗漏油、油温高等。

无论从技术、成本还是质量方面，齿轮箱都是核心轴承的故障是因为：润滑: 34%疲劳: 34%安装：16%污染：16%个人观点：轴承的不对中、不平衡、机件松动、轴的弯曲等对轴承的寿命都会有影响。

按照统计，70%的轴承没有到设计寿命。

主轴的断裂大多是：制造水平问题，没有消除交变应力因素。

表面的光洁度和轴的刚度是决定性因素。

改进方式1、齿轮设计2、材料选用3、表面硬度（热处理、表面渗碳）4、加工精度（磨齿工艺，齿轮级别从6级提高到4级甚至3级）5、装配工艺（对中找正）6、润滑二、齿轮油的工作原理风力发电机组的齿轮箱是闭式齿轮传动润滑油的设计和选用涉及到：齿轮润滑和滚动轴承润滑因齿轮润滑条件恶劣，所以，齿轮啮合的传动润滑设计的结果，适用于滚动轴承的润滑齿轮润滑设计主要要考虑两个方面：1、抗点蚀能力2、抗胶合能力齿轮齿廓曲率小，形成油楔条件差齿轮接触压力高，而且即滚动又滑动，滑动的方向和速度变化快油膜形成条件差，每次都形成新的油膜，润滑是断续性的。

齿轮负荷大，摩擦产生的热量也大，油温升温快，加速油膜的破坏齿轮的材料、热处理、加工和装配精度及齿面粗糙度等影响因素。

润滑油设计计算一、粘度计算选择：根据力/速度因子的结果选择二、齿轮油品种计算选择：1、根据齿面接触应力选择2、根据齿面积分温度选择：齿面积分温度<胶合临界温度齿轮动压油膜很难形成，靠极压化学膜保护金属表面，所以选择时可以适当的降低润滑油的粘度。

风力发电机组齿轮箱轴承故障诊断探析摘要：齿轮箱中轴承具有传递运动、扭矩以及变速等功能，一旦轴承出现故障，会严重影响齿轮箱的正常使用。

若齿轮出现故障，其中60%的原因是由于齿轮失效引发的。

现阶段对齿轮箱出现的故障进行诊断时，会采用振动法、油液分析法以及混沌诊断识别法。

齿轮箱进入到运行状态，齿轮箱内的组成部分，包括轴、齿轮以及轴承等零件，都会处在振动的状态，受到振动的影响，轴承会出现点蚀情况，或者由于高温、轴面磨损等，导致轴承无法继续工作，严重影响发电机组正常的运行。

关键词：风力发电机组；齿轮箱轴承；故障诊断风力发电机组作为我国主推的清洁可再生能源的一种主要发电设备，虽经过最近几十年的探索和技术的不断提升，风力发电设备的运行以及维护都已经有了专业的技术支撑。

但是，由于风力发电机组的运行环境恶劣，所处地理位置复杂多变，而且我国风力发电机组并网的规模也越来越大，风力发电机组运行的工作状况也变得越来越复杂。

同时，在进行检修维护的时候，工作人员将会面临上百台风力发电机组，有时候会更多，甚至上千台都有。

这种情况下，如果仍然依靠传统的方法，安排运维检修人员进行手动逐台机组现场检查维护，不仅工作效率低下，投入的运维成本增大，而且还不能实现快速、及时的处理故障的目的，我国对风力发电机组进行运行维护也形成了一定的困难。

1风力发电机组齿轮箱概述风力发电机组齿轮箱位于风轮和发电机之间，主要功能是将风轮在风力作用下产生的动能传递给发电机，并将叶轮的低转速提高到发电机所要求的的高转速。

齿轮箱作为传递动力的部件，在运行期间同时承受动、静载荷。

其动载荷部分取决于风轮、发电机的特性和传动轴、联轴器的质量、刚度、阻尼值以及发电机的外部工作条件。

新疆某风电场选用华锐风机SL1500/82机型，齿轮箱主要由箱体、太阳轮、行星轮、行星架、轴、齿轮、齿轮轴、轴承等零件组成，主轴内置于齿轮箱的内部。

不需要现场主轴对中;主轴轴承采用稀油润滑,效果更好；大大减小了机舱的体积。

浅析风机齿轮箱齿系断齿原因摘要：在“十三五”期间我国可再生新能源发展突飞猛进，特别是绿色、可再生、无污染的风电新能源迅速崛起，截止2020年我国并网风电装机容量达到28153万千瓦；我国“十四五”规划明确提出加快发展可再生能源，大力提升风力发电规模，风电将成为我国加速碳中和进程的重要力量。

目前已投产的风机大多数使用多级变速齿轮传动，随着单机容量越来越大及风电场现场气候变化多端，对已投产的风机面临极大的挑战。

齿轮箱作为风机的主要传动变速系统，既要承受正常负载能量又要抵御极端天气所带来的巨大压力。

因此风机齿轮箱内部会出现中速轴、高速轴齿系断齿情况，增加风机非计划停运次数及损失电量。

因此，本文通过对南高齿FD2250B风机齿轮箱齿系断齿原因开展分析，为今后的齿轮箱维护、保养、检修提供宝贵经验。

关键词：风机；齿轮箱；断齿；原因一、引言齿轮箱是风机主传动链设备，当发生齿轮箱内部断齿机械故障时，导致风机停机时间较长，作业人员工作强度增大，作业时间较长；降低风机可利用率，增加设备检修维护成本。

野牛风电场位于昆明市东川区铜都镇野牛村南部山脊及西南迎风坡区域，海拔在3100-3300m之间，风电场冬春季节易出现极端气候条件，比如：暴风、结冰、风频快速变化、湍流强度变化等。

影响风机齿轮箱的主要外在因素归纳为极端气候条件，长期交变载荷作用，恶劣工作环境和综合载荷作用，其他设备故障引起连锁故障，检修维护质量等；内在原因主要是齿轮箱装配技术工艺质量、齿系本身质量、齿轮油质量、齿轮箱冷却系统保护、齿轮箱过滤器等问题。

我风电场自从2016年投产以来，已发生多次齿轮箱中速齿和高速齿断齿事件，对今后的风机安全稳定运行带来巨大的挑战。

因此对风机传动系统的相关问题如果不给予更大的重视，随着风机服役的时间越来越长，会增加风机齿轮箱断齿故障率；特别是在大风季，由于风速超过规定作业风速，不能及时进行处理，造成发电量损失严重。

中速齿更换还需要吊车到现场进行吊装作业，增大作业安全风险和检修费用。

风力发电机组齿轮箱故障分析及检修齿轮箱是风力发电机组中非常重要的一个组成部分，它起到传递风机机组运动和与发电机连接的作用。

由于齿轮箱工作环境的特殊性和长期工作的高负荷，它可能会遇到各种各样的故障。

本文将分析几种常见的齿轮箱故障以及相应的检修方法。

1.齿轮箱振动过大：振动过大是齿轮箱故障中最常见和最重要的问题之一、当齿轮箱振动过大时，会导致齿轮磨损加剧，同时也会对其他部件造成损害。

另外，振动过大还会影响系统的运行效率和可靠性。

检修方法：-检查齿轮箱支撑结构是否完好，并进行必要的修复或更换。

-检查齿轮箱内部的齿轮轴承是否磨损，如有需要及时更换。

-检查齿轮箱油液的质量和量是否符合要求，并及时更换。

-检查齿轮箱的齿轮间隙是否过大，如有需要及时调整。

2.齿轮磨损：齿轮箱中的齿轮长期工作，会导致齿轮表面磨损。

齿轮磨损不仅会影响齿轮传动的可靠性和效率，还会增加设备的噪音和振动。

检修方法：-检查齿轮箱内部的齿轮和齿轮轴承是否磨损严重，如有需要及时更换。

-检查齿轮箱的润滑系统是否正常工作，及时添加润滑剂。

-检查齿轮箱的齿轮间隙是否适当，如不适当需进行调整。

3.轴承故障：齿轮箱中的轴承是支撑齿轮和传递力的重要部件，长期工作会导致轴承磨损和损坏。

检修方法：-检查齿轮箱中的轴承是否磨损或损坏，如有需要及时更换。

-检查轴承安装是否正确，确保轴承在运行期间不会发生偏移或过紧。

4.油液问题：齿轮箱中的油液起到润滑和冷却作用，长期使用会导致油液老化和污染。

油液老化和污染会影响齿轮、轴承和密封件的寿命。

检修方法：-检查齿轮箱内部的油液质量和量是否正常，如有需要及时更换。

-定期清洗和更换油液过滤器，避免油液中的杂质对齿轮箱的影响。

5.密封问题：齿轮箱中的密封件是避免油液泄漏和防止外部杂质进入的重要部件，长期使用会导致密封件老化和损坏。

检修方法：-定期检查和更换齿轮箱的密封件，确保密封性能正常，避免油液泄漏和杂质进入。

总结：齿轮箱是风力发电机组中一个重要的组成部分，其故障会直接影响整个系统的运行效率和可靠性。