下载文档原格式
海上风力发电用齿轮箱的传动效率分析与优化海上风力发电是利用海域中的风能进行发电的一种可再生能源方式。
在海上风力发电中，齿轮箱作为关键的传动装置，起着将风轮的旋转速度提高到适合发电机的转速的作用。
齿轮箱的传动效率对于海上风力发电的性能和经济性有着重要的影响。
因此，对于海上风力发电齿轮箱的传动效率进行分析与优化是非常必要的。
首先，我们来探讨齿轮箱的传动效率分析。
齿轮箱的传动效率是指输入功率与输出功率之间的比值，一般以百分比或小数的形式表示。
传动效率的高低取决于齿轮的设计和制造工艺、摩擦损失以及润滑状态等因素。
齿轮的设计包括齿数、齿轮材料和模数等参数的选择。
而齿轮的制造工艺则涉及到齿轮的精密加工、齿轮轴的对中度以及齿轮的装配质量等。
此外，摩擦损失是导致传动效率降低的一个主要原因，因此选择适当的润滑方式和材料也是提高传动效率的关键。
其次，针对现有齿轮箱的传动效率分析，我们需要根据齿轮箱的结构和工作条件来进行定量分析。
例如，可以通过计算齿轮箱的输入功率和输出功率，并计算两者之间的差值来得到传动效率。
同时，还可以通过测量齿轮箱的温度变化和振动情况来评估齿轮的摩擦损失情况，从而进一步分析传动效率的影响因素。
在分析的基础上，我们可以进一步优化海上风力发电齿轮箱的传动效率。
首先，可以通过改进齿轮的设计和制造工艺来提高传动效率。
例如，采用更高强度的材料、提高齿面硬度和精度等措施，可以减小齿轮传动时的摩擦损失，从而提高传动效率。
其次，可以优化润滑方式和材料的选择。
选择合适的润滑方式可以减小摩擦阻力，从而减少能量损失。
同时，根据工作条件和齿轮材料的要求，选择适当的润滑材料也可以提高传动效率。
此外，还可以通过改进齿轮的配合间隙和轴对中度来减小齿轮传动时的摩擦阻力，提高传动效率。
除了上述优化措施，还可以考虑采用先进的传动技术来提高齿轮箱的传动效率。
例如，可以采用无级变速技术来实现更高效的能量转换，在不同的风速工况下实现最佳传动效率。
1. SL1500风电机组齿轮箱的概况2. SL1500风电机组齿轮箱的结构原理3. SL1500风电机组齿轮箱的附件一、齿轮箱的概况1. 安装于主机架2. 位于机舱中部偏叶轮部分3. 齿轮箱的重量约占机舱重量的1/21.1 基本参数1.2 结构特点主轴置于齿轮箱的部。
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。
采用两极行星、一级平行轴机构传动。
提高了速比，降低了齿轮箱的体积。
采用先进的润滑与冷却系统，使每个润滑点都可以得到充分的润滑，确保了齿轮箱的使用寿命。
需要高转速 低转速将低转速的动能转化为高转速的动能 发电机 齿轮箱 叶轮1.3 齿轮箱的作用及工作过程1.3.1 齿轮箱的作用：将风轮的动能传递给发电机,并使其得到相应的转速。
1.3.2 齿轮箱的工作过程：风作用到叶片上，驱使风轮旋转。
旋转的风轮带动齿轮箱主轴转动并将动能输入齿轮副。
经过三级变速，齿轮副将输入的大扭矩、低转速动能转化成低扭矩、高转速的动能，通过联轴器传递给发电机。
发电机将输入的动能最终转化为电能并输送到电网。
1.4 风电机组中齿轮箱的工作概况环境条件恶劣：风大、砂尘、盐雾、潮湿、高温、严寒工作条件复杂：风速风向多变、强阵风、高空无人值守要求高可靠性、高效率、高安全性要求工作寿命长：二十年（175200小时）输入输出速比大加工制造要求高二.齿轮箱的结构原理2.1 箱体部分1.整个箱体分为4个部分。
2.满足轴承、轴、外部附件的安装并提供行星轮传动的外齿圈3. 通常采用球墨铸铁铸造而成2.1.1 风电机组中齿轮箱的载荷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。
阻尼：在机械物理学中，指系统的能量的减小。
摩擦阻尼：摩擦阻力生热使系统的机械能减小。
辐射阻尼：周围质点的震动，能量逐渐向四周辐射。
刚度：受外力作用的材料、构件或结构抵抗变形的能力。
浅析风力发电机组齿轮箱维护及常见问题处理摘要：近年来，随着国家经济的快速发展，社会水平的不断提高，进一步的促进了我国风力行业的发展与进步，但是在风力发电机组中一些设备经常容易出现问题，进而影响着风力机组的运行。
其中，最显著的就是齿轮箱设备，因此，就需要对齿轮箱进行定期的维护以及对出现的问题进行及时的处理与分析，从而在后期中发生问题时可以准确快速的准确运行。
关键词：风力发电机组；齿轮箱；维护；常见的问题处理1风力发电机组中的齿轮箱概述1.1齿轮箱的组成作为风力发电机组主传动关键部件，齿轮箱位于风轮和发电机之间传递动力提高转速，是一种在无规律变向载荷和瞬间强冲击载荷作用下工作的重载齿轮传动装置。
1.1.1箱体箱体是齿轮箱的重要部件，它承受来自风轮的作用力和齿轮传动时产生的反力。
箱体必须具有足够的刚性去承受力和力矩的作用，防止变形，保证传动质量。
箱体的设计应按照风电机组动力传动的布局、加工和装配、检查以及维护等要求来进行。
应注意轴承支承和机座支承的不同方向的反力及其相对值，选取合适的支承结构和壁厚，增设必要的加强筋。
筋的位置须与引起箱体变形的作用力的方向相一致。
1.1.2齿轮风力发电机组运转环境非常恶劣，受力情况复杂，要求所用的材料除了要满足机械强度条件外，还应满足极端温差条件下所具有的材料特性，如抗低温冷脆性、冷热温差影响下的尺寸稳定性等等。
对齿轮和轴类零件而言，由于其传递动力的作用而要求极为严格的选材和结构设计，一般情况下不推荐采用装配式拼装结构或焊接结构，齿轮毛坯只要在锻造条件允许的范围内，都采用轮辐轮缘整体锻件的形式。
1.1.3齿轮精度齿轮箱内用作主传动的齿轮精度，外齿轮不低于5级GB/T10095，内齿轮不低于6级GB/T10095。
选择齿轮精度时要综合考虑传动系统的实际需要，优秀的传动质量是靠传动装置各个组成部分零件的精度和内在质量来保证的，不能片面强调提高个别件的要求，使成本大幅度提高，却达不到预定的效果。
风力发电齿轮箱结构及原理
风力发电齿轮箱是风力发电机组的核心部件之一，其主要作用是将风轮转动速度转换为高速旋转的发电机适用的输出转速。
风力发电齿轮箱的结构一般包括主齿轮、从动齿轮、轴承、油封等部分组成。
其中，主齿轮与风轮轴相连，从动齿轮与发电机轴相连。
主齿轮和从动齿轮采用不同的齿数，通过齿轮传动的方式，实现从风轮转动速度到发电机输出转速的转换。
轴承用于支撑和固定齿轮和轴，确保其平稳运转，油封用于防止润滑油流失和防尘。
风力发电齿轮箱的工作原理根据齿轮传动原理，利用齿轮的齿数比来实现速度转换。
当风轮转动时，主齿轮随之转动，主齿轮与从动齿轮之间的齿轮传动使从动齿轮以不同的速度旋转。
从动齿轮的旋转速度取决于主齿轮和从动齿轮的齿数比，通过合理选择齿数比，可以将风轮的低速转动转换为适合发电机工作的高速转动。
总的来说，风力发电齿轮箱通过齿轮传动原理，实现了从风轮转动速度到发电机输出转速的转换，是风力发电机组的关键部件之一，对于风能转换为电能具有重要的作用。
浅谈风力发电机组齿轮箱常见故障分析及检测方法摘要：随着科技的不断发展，齿轮箱相关技术也在不断完善，混沌诊断识别法、油液分析法以及振动法等都是较为有效的故障诊断方式。
齿轮箱内部的诸多零部件，如轴承、齿轮、轴等，在齿轮运转的过程中都会以一定的频率振动，在这种情况下，点蚀就会出现在轴承上，或者由于一些其他因素，如磨损、高温等都会对轴承产生影响，不仅会造成轴承的过度消耗，还会抑制发电机组的运转。
故而，针对风力发电机组齿轮存在的故障展开分析与检测具有重要的现实意义。
关键词：风力发电机；齿轮箱；常见故障分析；检测前言：近些年来，我国风力发电范围不断增加，但是风电机组齿轮箱仍然存在一定的故障，影响了风电机组的正常运转。
为了有效降低风电机组的故障率，必须要做好风力发电机组齿轮箱轴承故障诊断，并探索可行的防控举措，进而保障风力发电机组齿轮箱的正常运行。
1风力发电机组齿轮箱结构轴承、传动部件、箱体以及润滑系统是齿轮箱的主要结构组成。
对于传动部件而言，其中同样有较多组成部件：输入轴、中间轴、输出轴、内齿圈、行星轮、行星架等。
齿轮箱会根据不同的使用需求采用不同的动力传动方式，主要有三类，分别为行星齿轮传动、定轴齿轮传动以及二者结合的组合传动。
齿圈轴通过箱体的支撑可以为输出轴提供叶轮的转动力，所以箱体必须要有较高的强度才可以承受住来自设备内外的载荷。
2齿轮箱故障分析方法齿轮箱含有较多零部件，其故障原因通常较为复杂，这就对工作人员的水平提出了较高的要求，工作人员不仅要具备较高的技术能力，还要在故障排查工作中足够细心，对转轴弯曲、轴面磨损、点蚀、共振等加以分析。
在深入了解故障特征的过程中，故障分析标准也是不可或缺的内容，工作人员应当根据相关标准采用合适的方法，最大程度地将振动过程中的数据收集起来，并且要对其中的重要参数如时域峰值、平均振动能量进行分析，这样才可以精确找到齿轮箱的故障问题所在。
频谱分析方法，实际上就是要求工作人员在齿轮箱振动过程中准确检测齿轮的外环固有频率、加速度信号以及啮合频率，通过这些参数来确定齿轮箱的问题。
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。
1 前言纵观社会的发展，科学技术作为第一推动力，当科学技术发展到足够的阶段时，将带来人类社会突飞猛进的发展。
这一事实，在二十世纪表现的越来越明显，这一推动力的作用越来越突出。
从能源、电力产业看，二十世纪九十年代，世界能源、电力市场发展最迅速的已不再是石油、煤、天然气，太阳能发电、风力发电等可再生能源异军突起。
全世界风力发电容量在1990年的200万千瓦，2009年一年内全球新增风力发电装机容量就已达到3750万千瓦，而截止到2011年3月7日，我国的风电装机总量有4182.7万千瓦，首次超越美国成为世界上第一风电大国。
因此，就新能源、电力方面而言，二十一世纪将是可再生能源的世纪，能源、电力的开发利用将面临历史的变革。
为实现可持续发展，适应世界发展趋势，能源产业尤其是电力产业的发展必然选择风能等可再生能源和新能源。
风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。
其蕴藏量巨大，全球风能资源总量约为2万亿千瓦，其中可利用的风能为200亿千瓦。
中国可开发利用的风能资源有10亿千瓦，其中陆地2.5亿千瓦，现在仅开发了不到0.2%;近海地区有7.5亿千瓦，风能资源十分丰富。
陆上风能资源丰富的地区主要分布在“三北”(东北、西北、华北)地区以及东南沿海地区。
三北地区可开发利用的风力资源有2亿千瓦，占全国陆地可开发利用风能的79%。
由此可见中国风力资源是十分丰富的，远远超过可开发的水电和火电资源量。
近年来随着风电机组单机容量的不断增大，以及风电机组的投行时间的逐渐累积，由齿轮箱故障或损坏引起的机组停运事件时有发生，由此带来的直接和间接损失也越来越大，因此对分离发电机组的维护保养十分重要。
维护人员投入相关工作的工作量也有上升趋势，这就促使越来越多的风电场开始加强齿轮箱的日常监测和定期保养工作。
风力发电场在国内作为一种新兴的发电企业形式因其具有自身的发展和生产性质特点，要求员工必须有较高的专业知识、技术业务水平和必要的技能技巧，因此做好风力发电机组的运行与维护，此论文的书写对本人现在以及今后工作具有重要意义。
2 风电及齿轮箱的发展趋势2.1 风力发电发展的主要趋势机组单机容量增大风电机组单机容量的增大有利于提高风能利用率，降低风场的占地面积，降低风电场运行维护成本，从而提高风电的市场竞争力。
目前，国际上主流的风电机组已达到(2-3)MW，由德国公司研制的最大的5MW风电机组已投入运行，其旋翼区直径达到126米。
可以预见，(3-5)MW的风电机组在市场中的比例将日益提高。
2008年2月在布鲁塞尔举行的风能会议和风能展上，有与会者甚至提出了2020年前开发出20MW风电机组的概念。
海上风电迅速兴起海上风能资源丰富，且受环境影响小，海上风电场将成为一个迅速发展的市场。
目前丹麦、德国、英国、瑞典和荷兰等国家海上风电发展较快。
欧洲风能协会预测，2020年，欧洲海上风电总装机容量将达到70000MW。
虽然海上风电前景广阔，但目前还有技术等方面的因素制约着它的发展。
一方面，海上风电机组均为陆上风电机组改造而成，而复杂的海上自然条件使得风电机组的故障率居高不下，如世界最大的海上风电场丹麦霍恩礁风电场，80台海上风电机组故障率超过70%。
另一方面，电网将难以承受大规模海上风电场所提供的巨大电能。
因此，海上风电的大发展仍需要解决机组及上网配套设施等方面的问题。
变速恒频技术快速推广目前市场上恒速运行的风电机组一般采用双绕组结构的异步发电机，双速运行。
在高风速段，发电机运行在较高转速上;在低风速段，发电机运行在较低转速上。
其优点是控制简单，可靠性高;缺点是由于转速基本恒定，而风速经常变化，因此机组经常处于风能利用系数较低的状态，风能无法得到充分利用。
随着风电技术的进步，风电机组开发制造厂商开始使用变速恒频技术，并结合变桨距技术的应用开发出了变桨变速风电机组。
与恒速运行的风电机组相比，变速运行的风电机组具有发电量大、对风速变化的适应性好、生产成本低、效率高等优点。
因此，变速运行的风电机组也是未来发展的趋势之一。
德国公司是目前全球生产变速风电机组最多的公司。
全功率变流技术兴起近年来，欧洲的公司都开发和应用了全功率变流的并网技术，使风轮和发电机的调速范围达到了0～150%的额定转速，提高了风能的利用范围，改善了风场上网电能的质量。
德国公司还将原来对每个风电机组功率因数的分散控制加以集中，由并网变电站来统一调控，实现了电网的有源功率因素校正和谐波补偿。
全功率变流技术将在今后大型风电场建设时得到推广应用。
直驱和半直驱风电机组直驱式风电机组采用多极电机与叶轮直接连接进行驱动的方式，免去故障率较高的齿轮箱，在低风速时效率高，且具有低噪声、高寿命、运行维护成本低等优点。
近年来直驱式风电机组的装机份额增长较块，但由于技术和成本等方面的原因，在未来较长时间内带增速齿轮箱的风电机组仍将在市场中占主导地位。
半直驱是介于齿轮箱驱动和直接驱动之间的一种驱动方式，它采用一级齿轮箱增速，结构紧凑，具有相对较高的转速和较小的转矩。
与传统的齿轮箱驱动相比，半直驱增加了系统的可靠性;而与大直径的直驱相比，半直驱通过更高效和紧凑的机舱排列减小了系统的体积和重量。
2.2 风电齿轮箱的发展趋势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中最重要的部件，倍受国内外风电相关行业和研究机构的关注。
风机增速齿轮箱是风力发电整机的配套产品，是风力发电机组中一个重要的机械传动部件，它的重要功能是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机，使其得到相应的转速进行发电，它的研究和开发是风电技术的核心，并正向高效、高可靠性及大功率方向发展。
风力发电机组通常安装在高山、荒野、海滩、海岛等野外风口处，经常承受无规律的变相变负荷的风力作用以及强阵风的冲击，并且常年经受酷暑严寒和极端温差的作用，故对其可靠性和使用寿命都提出了比一般机械产品高得多的要求。
风电行业中发展最快，最有影响的国家主要有美国、德国等欧美发达国家，在风电行业中处于统治地位。
欧美发达国家早已开发出单机容量达兆瓦级的风力发电机，并且技术相对成熟，具有比较完善的设计理论和丰富的设计经验，而且商业化程度比较高，因此在国际风力发电领域中处于明显的优势和主导地位。
尽管国际上齿轮箱设计技术已经比较成熟，但统计数据表明，齿轮箱出现故障仍然是故障的最主要原因，约占风机故障总数的20%左右，由于我国商业化大型风力发电产业起步较晚，技术上较欧美等风能技术发达国家存在报大差距。
我国在九五期间开始走引进生产技术的路子，通过引进和吸收国外成熟的技术，成功研发出了兆瓦级以下风力发电机。
2.3 齿轮箱相对于风电的意义风力发电是清洁可再生能源，蕴存量巨大，具有实际开发利用价值。
大量风能开发不可能靠某个部门或行业的财政补贴就能解决，商业化不仅是市场的要求，也是风力发电发展的自身需要。
所以，风力发电商业化是必由之路，可行之路。
风力发电机组中的齿轮箱是一个重要的机械部件，其主要功用是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速。
通常风轮的转速很低，远达不到发电机发电所要求的转速，必须通过齿轮箱齿轮副的增速作用来实现，故也将齿轮箱称之为增速箱。
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。
开发新能源是国家能源建设实施可持续发展战略的需要，是促进能源结构调整、减少环境污染、推进技术进步的重要手段。
风力发电是新能源技术中最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。
由于我国风电产业起步较晚，缺乏基础研究积累和人才，我国在风力发电机组的研发能力上还有待提高，总体来说主要以引进国外先进技术为主。
目前国内引进的技术，有的是国外淘汰的技术，有的图纸虽然先进，但受限于国内配套厂家的技术、工艺、材料等原因，导致国产化的零部件质量、性能仍有一定差距。
所以，在引进国外风机技术的同时，开发自主知识产权的兆瓦级增速齿轮箱，是加速我国风电产业的一项重要任务。
增速齿轮的设计和制造技术是整个风力发电机组的关键技术，关系到整个风力发电机组的命运。
因此，要加强齿轮的研究，对齿轮进行结构设计，提高齿轮的啮合质量，降低噪声，保证齿轮机械效率，提高齿轮的运行可靠性。
增速齿轮箱以渐开线齿轮为主，人们对标准的渐开线齿轮有了一套比较成熟的设计、强度计算和加工方法。
兆瓦级增速齿轮对渐开线齿轮传动提出了新的要求，在尺寸、重量最小的情况下，可靠地传递高速、重载的运动，这就对齿轮分析的计算精度提出了很高要求，高精度齿轮分析是轮齿承载能力、振动、噪声及修形等研究的基础。
因此，建立准确的分析模型，准确求解受载轮齿的载荷分布对修形规律的研究具有重要意义。
3 齿轮箱的运行与维护3.1 齿轮箱风轮的转速较低，在多数风力发电机组中，达不到发电机发电要求，必须通过齿轮箱齿轮副的作用来实现增速，故也将也将齿轮箱称之为增速箱。
3.1.1 齿轮箱的构成常用齿轮副：直齿和斜齿圆柱齿轮和行星齿轮。
实际应用的风力发电机主齿中，最常见的是由行星齿轮系和平行轴轮系混合构成的。
3.1.2 安装要求齿轮箱的主动轴与叶片轮毂的联接必须可靠紧固。
输出轴若直接与电机联接时，应采用合适的联轴器，最好的弹性联轴器，并串接起来保护作用的安全装置。
齿轮箱轴线上和与之相连接的部件的轴线应保证同心，其误差不得大于所选用联轴器的齿轮箱的允许值，齿轮箱体上也不允许承受附加的扭转力。
齿轮箱安装后用人工搬动应灵活，无卡滞现象。
打开观察窗盖检查箱体内部机件应无锈蚀现象。
用涂色法检验，齿面接触斑点应达到技术条件的要求。
3.1.3 运输和存储存储一般我们是在干燥通风的环境当中，地面保持水平，齿轮箱要安放平稳，齿轮箱保持一个静止状态。
另外又要做好防锈处理，还有不能露天存放，有一些风场因为存储条件不好，经常把齿轮箱放到露天的，这很容易出问题。
还有天气状况，根据天气状况，我们要每6-12个月重新涂抹一下防锈剂，环境条件应该保持在空气湿度低于70%，温度一般在18到45度之间。
存储中，齿轮箱上的孔需要加盖油脂。
特别是在运输，运输当中我们这个也要重视，就是有一些物流公司我们在运输的时候特别之前要检查一下它的资质，是不是用过齿轮箱，还有包装，固定非常重要，因为齿轮箱的跌落也是我们经常遇到的一个情况，造成齿轮箱不必要的损失。
3.1.4 齿轮箱的维护一般来说，润滑油在齿轮箱里面是一个最重要的，我们在维护和保养方面必须要引起足够重视的这么一个，就是对齿轮箱维护保养影响比较大的因素。
新机运行250小时，需要做第一次的油样分析，半年以后再做一次，三年以后，根据油样分析的结果决定是否要更换润滑油。
