风电机组齿轮箱轴承常见失效模式及解决方案

风力发电机组轴承常见问题及处理方法发布时间：2021-05-28T09:50:52.703Z 来源：《基层建设》2021年第2期作者：宋强[导读] 摘要：随着我国环保事业的发展，越来越多的人开始关注清洁能源，而风力发电设备就是较为引人注目的成果之一。

新锦风力发电有限公司内蒙古巴彦淖尔 015200摘要：随着我国环保事业的发展，越来越多的人开始关注清洁能源，而风力发电设备就是较为引人注目的成果之一。

对于风力发电最为核心的技术应该是发电机组轴承，轴承的好坏关系着整体发电的效率，本文将简单分析发电机组轴承常见问题，并基于一些原理探究处理的办法。

关键词：风力；发电机组；轴承；问题；方法一、风力发电机组轴承常见问题（一）疲劳剥落。

发电机组轴承的工作原理是滚动轴承进行运作，带动套圈不停的发生运动，进而带动这个风车的转动，在这一过程中，滚动体会随着转动而与套圈之间产生摩擦，接触面会受到这种循环的压力，长久以往会使得其物质特性发生变化，弹性变形会导致表面逐渐硬化，材料之间的相互接触会造成应力出现断层态分布。

这一压力下，容易形成细小的裂纹，随着时间的延续，裂纹会逐渐扩大，直到扩展到物体的表面，轴承内部与接触面会发生剥落效应，最终导致轴承之间不能有效工作，被成为疲劳剥落失效。

这种效应会使得机组在运行过程中，发生震动与冲击，对风电设备造成一定损害。

（二）磨损问题。

轴承之间的相互作用，会使得整体之间相互滑动，引起零件接触面的磨损，对于这种磨损在理想情况下，是轴承之间的相互作用，但现实情况往往是由于密封不当以及轴承润滑系统失效等原因，使得金属粉末不均匀地分布在轴承内部，这些物体由于运动不规律，会对轴承产生不同力的效果，严重加剧磨损。

并且，这种摩擦的原因也可能会是在最初装配的过程中，装配不当，位置发生偏离也会导致这一情况。

还有一种原因，就是润滑油选择错误，在选择润滑油的过程中，需要密切注意轴承的转速、运行环境以及润滑油的润滑效果能否满足轴承的运行要求，不同的轴承所选择的润滑效果不甚相同，严禁随便对轴承润滑油进行替换；在使用过程中，还需严格按照风力发电机组设备厂家的要求，精确润滑油加注量，防止因加注量超标而造成轴承内部摩擦阻力加大，导致运行过程中轴承运行温度异常升高，长此以往产生更大的缝隙，降低轴承运转精度，最终造成轴承损坏而导致风力发电能效的下降。

浅谈风力发电机主轴轴承失效分析及解决办法风力发电机主轴轴承是风能转换装置中的重要组成部分，其正常运转与否直接影响风力发电机的性能和寿命。

然而，在运行过程中，由于各种原因，风力发电机主轴轴承存在失效的风险。

本文将从失效原因、失效分析及解决办法等方面进行论述。

首先，风力发电机主轴轴承失效原因多种多样，主要包括以下几方面：1.过载与负荷不均匀：由于发电机长期工作在高速旋转状态下，风力过大或过小都会导致主轴轴承受到不同程度的负载，使其过载或负荷不均匀，从而引起失效。

2.润滑不良：风力发电机主轴轴承工作环境恶劣，尘埃多，容易导致润滑油污染，进而引发润滑不良，造成主轴轴承失效。

3.轴承偏心和振动：由于安装和使用不当，风力发电机主轴轴承可能出现偏心磨损，同时，振动也会在一定程度上加剧轴承失效。

常见的轴承失效形式主要包括以下几种：1.疲劳失效：轴承长期在复杂动载荷下工作，容易导致疲劳失效，主要表现为轴承表面的磨损和龟裂。

2.磨损失效：因为润滑不良、杂质进入轴承等原因，主轴轴承可能出现磨损失效，主要表现为表面磨损、脱落和腐蚀等现象。

3.弯曲失效：过载或负荷不均匀都会导致主轴弯曲变形，造成主轴轴承失效。

为了解决风力发电机主轴轴承失效问题1.加强检查和维护：定期对风力发电机主轴轴承进行检查，确保其润滑状态良好，及时更换磨损严重的轴承。

2.提高轴承负荷承载能力：采用高强度材料制造轴承，增加轴承的负荷承载能力以及寿命。

3.减小振动幅度：通过优化设计和加强安装质量，降低风力发电机的振动幅度，减少对主轴轴承的影响。

4.加强润滑管理：严格控制风力发电机主轴轴承的润滑油品质和污染控制，确保轴承良好润滑，减少摩擦磨损。

总之，风力发电机主轴轴承的失效对风力发电机的性能和寿命具有重要影响。

通过加强检查和维护、提高轴承负荷承载能力、减小振动幅度、加强润滑管理等措施，可以有效预防和解决风力发电机主轴轴承失效问题，提高风力发电机的可靠性和经济性。

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。

风力发电机齿轮箱常见故障及预防措施风力发电机齿轮箱是风力发电机的核心部件之一、在运行过程中，由于受到风能变化、运行负载和磨损等因素的影响，齿轮箱会出现一些常见的故障。

为了保障风力发电机的正常运行，必须及时识别和处理这些故障，并采取相应的预防措施。

常见的风力发电机齿轮箱故障主要包括齿轮磨损、齿轮断裂和轴承故障等。

下面将就这些故障进行详细介绍，并提出相应的预防措施。

1.齿轮磨损：齿轮磨损是由于齿轮啮合过程中的冲击、疲劳和磨擦等原因引起的。

如果齿轮磨损过多，将会导致齿轮箱的运行不稳定和效率下降。

为了预防齿轮磨损，必须注意以下几点：-优化齿轮设计，提高齿轮的承载能力和寿命。

-定期检查齿轮啮合情况，发现问题及时进行维修或更换。

-加强润滑，保持齿轮箱的润滑油清洁，并根据实际情况定期更换润滑油。

-控制齿轮箱的运行温度，过高的温度将加速齿轮磨损。

2.齿轮断裂：齿轮断裂是由于齿轮受到过大的冲击或疲劳载荷导致的。

齿轮断裂会导致齿轮箱损坏，甚至造成风力发电机的停机。

为了预防齿轮断裂，必须注意以下几点：-优化齿轮设计，提高齿轮的承载能力和疲劳寿命。

-加强齿轮的制造质量检验，确保齿轮的材料和工艺符合要求。

-加强齿轮箱的运行监测，及时发现齿轮断裂的预警信号。

3.轴承故障：轴承故障是由于轴承受到过大的力、振动和摩擦等因素引起的。

如果轴承出现故障，将会导致齿轮箱的运行不稳定和寿命降低。

为了预防轴承故障，必须注意以下几点：-选择优质的轴承，提高其承载能力和寿命。

-加强轴承的润滑，保持润滑油清洁并定期更换。

-加强轴承的运行监测，及时发现轴承故障的预警信号。

除了以上常见的故障，风力发电机齿轮箱还可能出现其他问题，如油封泄漏、齿轮间隙无法调整等。

为了预防这些问题，必须加强对齿轮箱的维护和监测，定期进行检查和维修，及时处理问题。

总之，风力发电机齿轮箱的常见故障主要包括齿轮磨损、齿轮断裂和轴承故障等。

为了预防这些故障，必须采取相应的预防措施，包括优化齿轮设计、加强润滑、加强轴承的检测和维护等。

高原型风力发电用齿轮箱的故障诊断与维修齿轮箱是高原型风力发电机组中的重要组成部分，承担着将风能转换为电能的重要任务。

然而，由于高原气候的复杂性和特殊性，高原型风力发电机组的齿轮箱故障率较高。

因此，及时准确地诊断和维修齿轮箱故障，对于确保风力发电机组的安全运行和可靠性具有重要意义。

一、高原型风力发电齿轮箱故障的常见原因及诊断方法1. 轴承故障：轴承是齿轮箱中最常见的故障点之一，主要原因是高原地区的低温和高寒环境对轴承的损伤较大。

诊断方法包括观察和分析振动信号、温度变化和噪音等。

如果发现轴承温度异常升高或振动信号变大，应及时检查和更换轴承。

2. 润滑油污染：高原地区的气候条件导致润滑油容易被污染，这会影响齿轮箱的正常运转。

通过监测润滑油的颜色、粘度和污染物含量等指标，可以及时发现润滑油污染的问题。

定期更换和维护润滑油系统是预防齿轮箱故障的重要措施。

3. 锈蚀和磨损：由于高原地区湿气和强烈的紫外线辐射，齿轮箱的金属表面容易产生锈蚀和磨损。

通过定期检查齿轮箱表面的状态，及时清除锈蚀和磨损，可以减少齿轮箱故障的发生。

4. 齿轮间隙变大：高原地区的低温和恶劣环境会导致齿轮材料的收缩，从而使齿轮之间的间隙逐渐变大。

通过齿轮箱的振动分析和测量齿轮的间隙，可以判断是否需要进行调整和更换齿轮。

二、高原型风力发电齿轮箱故障的维修方法1. 齿轮箱润滑系统维护：定期更换润滑油，清洗润滑油系统，确保润滑油的正常流动和清洁。

同时，检查油封和密封件的状态，防止润滑油泄漏。

2. 轴承维护和更换：定期检查轴承的磨损情况，及时更换和润滑轴承。

在更换轴承时，应选用适合高原环境的特殊轴承，并确保正确安装。

3. 齿轮间隙调整和更换：通过测量齿轮的间隙，判断是否需要进行调整和更换齿轮。

在更换齿轮时，应选用耐磨损、高强度的齿轮材料，并进行必要的校准工作。

4. 齿轮箱的清洁和防护：定期清洗齿轮箱，并对齿轮箱进行防护涂层处理，以防止锈蚀和损坏。

5. 振动监测和分析：安装振动传感器，对齿轮箱的振动信号进行监测和分析，及时发现故障的迹象，并采取相应的修复措施。

风电轴承的失效形式——安维士轴承也是风电齿轮箱运行中较为关键的一类零部件，起到定点支承的作用。

通常来讲，可以依据设计的使用寿命和齿轮箱的检修周期来定期进行更换轴承，以保证齿轮箱的正常运行。

也可以依据轴承部位还有齿轮箱的运行状态（如振动、温度等），确定轴承是否需要更换。

对于多次发生的轴承事故需仔细分析，通过各种途径找出轴承失效的缘由，提出合理手段有效的预防轴承事故。

轴承的故障分析是一件细致而简单的工作，一个稍微损伤的轴承可以通过对损伤部位的形貌、磨损程度等分析，查找出损坏的缘由。

若是一个严峻损坏的轴承或因突发事故而完损坏的轴承，其真正失效的缘由可能会被最终的严峻破裂、烧坏所掩盖，只能从轴承的润滑、支承结构、工作条件等形式来推断其损坏缘由。

轴承的表面缺陷种类：划伤、裂纹、凹点、电腐蚀、氧化皮、锈斑、振纹。

轴承的检查方案：一级检查：使用手电筒等外部光源，距离工件约50cm目视检查，用手轻刮划伤、划痕处，若无明显阻力，则轴承判定合格；若有明显阻力或不能判定，则进入二级检查。

二级检查：用球头探针检查，将探针垂直放在轴承表面，用手进行轻推，若能平滑通过被检测区域，则轴承判定合格；若有明显阻力，则需要进入三级检查。

三级检查：使用专用仪器（粗糙度仪）检查，出具报告并给出结论。

常见轴承失效案例：1、滚子圆周有印痕2、滚子点蚀3、轴承大面积锈迹4、滚子有磨削痕迹5、滚子端面磨损6、滚子倒角处毛刺7、轴承有裂纹轴承维护保养措施：1、无论油润滑（齿轮箱部分）还是油脂润滑（主轴部分），需要保证轴承有洁净、充分的润滑条件；2、选择合理的轴承配置及协作方式；3、改善齿轮箱的密封方式，防止杂尘水气等进入轴承内。

轴承也是风电齿轮箱运行中较为关键的一类零部件，起到定点支承的作用。

通常来讲，可以依据设计的使用寿命和齿轮箱的检修周期来定期进行更换轴承，以保证齿轮箱的正常运行。

也可以依据轴承部位还有齿轮箱的运行状态（如振动、温度等），确定轴承是否需要更换。

风力发电机组轴承的典型故障模式及原因分析摘要：风力发电是一种可再生能源，近年来在全球范围内得到了广泛应用和发展。

然而，由于风力发电机组长期运行、恶劣环境条件和振动等因素的作用，其各个部件容易出现故障，其中轴承是最常见的故障部件之一。

本文将针对风力发电机组轴承的典型故障模式进行分析，并提出相关原因分析，以期对轴承故障的预防和维修提供参考。

一、引言风力发电是一种利用风能产生电能的技术，其具有环保、可再生和经济等诸多优势，因此在全球范围内得到了广泛应用。

然而，由于风力发电机组长期运行、复杂的工作环境以及高速旋转的转子和叶片等因素的作用，其各个部件容易出现故障，其中轴承是最常见的故障部件之一。

二、风力发电机组轴承的典型故障模式经过对大量风力发电机组实际应用数据的收集和故障统计分析，可以总结出以下几种典型的轴承故障模式：1. 疲劳失效疲劳失效是轴承故障中最常见的一种模式。

在风力发电机组运行过程中，轴承承受频繁的载荷和振动，导致轴承内部产生微裂纹。

随着时间的推移，这些微裂纹逐渐扩展，最终导致轴承的疲劳失效。

2. 磨损故障由于风力发电机组长期运行，轴承表面会因为摩擦而产生磨损。

如果机组的润滑系统不够完善，或者存在润滑油质量不合格等问题，轴承表面的磨损会加剧，最终导致轴承的失效。

3. 弹性变形故障风力发电机组运行过程中，轴承会承受大量的载荷和振动，从而引起轴承的弹性变形。

当弹性变形超出轴承的可承受范围时，轴承会出现形状变形和功能损失，进而导致故障。

4. 渣滓沉积故障风力发电机组运行环境通常存在大量的沙尘和颗粒物，这些物质会随风进入轴承内部，形成渣滓沉积。

过多的渣滓会导致轴承不正常运转，甚至造成卡死等严重故障。

三、风力发电机组轴承故障原因分析针对以上几种典型的轴承故障模式，可以进行如下原因分析：1. 运行时间和振动风力发电机组长时间运行会导致轴承频繁承受载荷和振动，轴承内部可能产生微裂纹，进而引起疲劳失效。

因此，合理控制机组的运行时间和振动水平，可以有效预防轴承故障。

低温型风力发电用轴承使用过程中的故障与维修风力发电作为清洁能源的重要代表之一，在全球范围内得到了广泛的应用与推广。

而在风力发电机组中，轴承是起到支撑和旋转部件间传递载荷的关键部件之一。

然而，由于低温型风力发电机组运行环境的特殊性，轴承往往会遭遇一些故障。

本文将对低温型风力发电用轴承使用过程中的故障进行分析，并介绍常见的维修方法。

一、故障分析1. 轴承润滑不良低温环境下，轴承润滑油的粘度会变大，导致润滑不良。

这会产生摩擦和磨损，最终导致轴承故障。

另外，寒冷的低温环境也会导致润滑油凝固，进一步加剧了轴承润滑不良的问题。

2. 冻结低温环境中，水分会冻结在轴承上，形成冰晶体。

这些冰晶体会插入到轴承内部，破坏轴承内部结构，使其失去正常的运转能力。

此外，因冻结引起的轴承内部变形也是常见的问题。

3. 疲劳损坏由于低温环境下，风力发电机组与常温环境相比，工作频率相对较高，更容易导致轴承疲劳损坏。

长期高频率运转会引起轴承零件的松动或磨损，从而导致轴承故障。

二、维修方法1. 轴承润滑维护为了解决轴承润滑不良的问题，首先需要选择适用于低温环境的润滑油。

这种润滑油应具备较低的粘度，以确保在低温下保持良好的润滑效果。

同时，定期更换润滑油也是必要的，以保持其良好的润滑性能。

2. 防冻措施为了避免冻结现象对轴承的影响，可以在轴承周围设置加热设备或使用加热电缆进行防冻处理。

这样可以有效地防止轴承部位的水分冻结，保持正常的工作状态。

3. 定期检查与维护为了预防轴承故障的发生，应定期对轴承进行检查和维护。

检查内容包括轴承外观、润滑油污染程度、轴承运行状态等方面。

如果发现问题，及时采取维修措施，如紧固螺栓、更换磨损严重的零件等。

定期检查和维护可以及时发现轴承故障的迹象，从而减少故障发生的可能性。

4. 增加轴承寿命为了延长轴承的使用寿命，可以采取一些措施。

首先，合理设置风力发电机组各部件的参数，以减少轴承受力。

其次，增加轴承的径向间隙，提高轴承的抗疲劳能力。

xx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：xx指导老师：xx 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 assistance for fault diagnosis to the technicalmaintenance 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 (1)1.1 风力发电的背景 (1)1.2 风力发电机故障诊断的意义 (2)第二章风力发电机常见故障模式及机理分析 (5)2.1 风力发电机结构 (5)2.2 常见故障模式及机理分析 (7)2.2.1 叶片故障及机理 (7)2.2.2 变流器故障及机理 (8)2.2.3 发电机故障及机理 (10)2.2.4 变桨轴承故障及机理 (13)2.2.5 偏航系统故障及机理 (16)2.3 本章小结 (21)第三章风力发电机齿轮箱故障诊断 (22)3.1 风力发电机齿轮箱常见故障模式及机理分析 (22)3.2 齿轮箱典型故障振动特征与诊断策略 (28)3.3 针对齿轮箱不同故障的改进措施 (32)第四章结论 (36)致谢 (37)参考文献 (38)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。

风力发电增速齿轮箱的故障模式与失效机理分析引言：随着清洁能源的不断发展，风力发电已成为重要的可再生能源之一。

而风力发电机组中的齿轮箱作为核心部件，其工作稳定与否直接影响到整个发电系统的可靠性和效率。

因此，对风力发电增速齿轮箱的故障模式与失效机理进行深入分析与研究具有重要的意义。

1. 风力发电增速齿轮箱概述风力发电增速齿轮箱是将风轮转动传递到发电机，通过齿轮传动实现了速度提升和适应性调节。

通常，风力发电机组中的齿轮箱由输入轴、输出轴、搅拌轴、主要增速齿轮和中间齿轮等组成。

齿轮箱承受巨大扭矩和变化的负荷，同时还要经受长时间高速旋转和多种工况的复杂应力。

2. 风力发电增速齿轮箱存在的故障模式针对风力发电增速齿轮箱的实际运行情况和失效监测数据，我们可以总结出以下故障模式：（1）齿面磨损和齿轮刚度失效：长期运行使得齿面磨损，导致齿轮传动效率下降，并可能引起齿轮档位的跳动或失效。

此外，过载或异常负荷可能导致齿面疲劳剥落。

（2）轴承故障：由于风力发电机组工作条件恶劣，轴承往往承受较大的径向和轴向负荷，会出现疲劳、磨损或裂纹故障。

（3）油封泄漏：长时间高速运转和温度变化可能导致油封失效和泄漏，从而影响齿轮箱的润滑和密封性能。

（4）齿轮箱壳体破裂：齿轮箱长时间受到高速旋转和不均匀的负荷作用，壳体可能会发生应力集中和破裂现象。

（5）润滑油污染和变质：齿轮箱内部油封失效、油泵故障等可能导致润滑油的污染和变质，进而影响整个齿轮箱的润滑效果。

3. 风力发电增速齿轮箱的失效机理（1）疲劳失效：长时间高速运转和工作负荷的变化将导致齿面和齿根积累应力，并逐渐导致疲劳裂纹产生和扩展，最终导致齿轮断裂。

（2）磨损失效：由于齿轮与齿轮之间的相对滑动，以及颗粒污染、油膜破裂等因素，齿面和齿根将发生磨损，严重时可导致齿面失效。

（3）弯曲失效：由于外部负荷作用或轴承故障，齿轮可能会发生弯曲变形，造成传动不平稳，甚至引起齿面和齿根的过载破坏。