高速轻载齿轮箱功率损失分析

齿轮箱故障及预防措施
汇报人：
2023-12-23
•齿轮箱故障概述
•齿轮箱故障诊断方法
•齿轮箱故障预防措施目录
•齿轮箱故障修复技术
•齿轮箱故障预防的未来展望
01
齿轮箱故障概述
齿轮箱的常见故障类型
由于长时间运转或润滑不良，齿轮表面材料逐
渐损失。

轴承在承受过大载荷或
润滑不良时发生卡滞或
断裂。

密封件老化或损坏导致
润滑油泄漏或外部杂质
进入。

齿轮或轴承运转不平稳
引起的异常振动和噪声。

齿轮磨损轴承损坏密封失效振动与噪声
润滑不良
操作不当
维护不足
设计与制造缺陷
齿轮箱故障的原因分析
01
02
03
04
油位过低、油质不纯或润滑系
统堵塞。

超载、过速或润滑系统未及时
保养。

未定期检查、清洁、更换密封
件或润滑油。

齿轮或轴承的几何尺寸、精度
和热处理工艺不当。

齿轮箱故障可能导致设备停机，
影响生产线的连续运行。

设备停机
设备停机将导致生产中断，造成生产损失和成本增加。

生产损失
部分故障如轴承断裂可能导致设备严重损坏和人员伤亡。

安全风险
频繁的故障和维修将增加设备
的维护成本。

维护成本增加
齿轮箱故障的后果
02
齿轮箱故障诊断方法。

风机齿轮箱故障原因分析作者：王明超来源：《名城绘》2019年第01期摘要：风能作为一种产量高、可再生、绿色无污染的新能源，正在被世界各国所重视。

风能在供电的同时，不会对人类赖以生存的环境造成污染，所以，风力发电的发展对解决能源匮乏、环境污染等问题有着重要的意义。

近年来，风力发电在我国得到了长足发展，风力发电技术也取了得喜人的进步。

目前的风电市场，仍是传统的多级变速齿轮传动型风机继续主导市场。

相比于几年前的1MWe以下机型，现在流行机型是1.5～2MWe等机型，而且更大的机型也变得越来越普通。

随着风机单机容量增大，发电机组将面临更大挑战，即需要设计更可靠的、足以抵御可能承受的巨大压力的齿轮箱。

基于此，本文就风机齿轮箱故障原因展开了分析。

关键词：风机；齿轮箱；故障；原因1风机齿轮箱故障原因分析1.1齿轮失效在齿轮传动过程中，如果轮齿发生折断、齿面损坏等现象，则齿轮就失去了正常的工作能力，这种现象称为齿轮失效。

影响失效的原因很多，主要集中在齿轮上，常见的齿轮失效形式有齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、齿面塑性变形等。

（1）齿面点蚀是在很小的接触面积，循环变化的情况下，齿面表层就会产生细微的疲劳裂纹或微粒剥落下来，形成不同程度的麻点，多发生在靠近节线的齿根表面，齿面点蚀可由提高齿面硬度解决。

（2）齿面胶合是在齿轮箱高速重载的情况下，啮合区温度升高引起润滑油失效，使得金属表面直接接触并互相黏连，而后在运动过程中，较软的齿面被撕下而形成的沟纹，多发生在齿轮接触表面。

齿面胶合可通过采用黏度较大的和抗胶合的专为风电机组齿轮箱研发的复合润滑油，同时，也要求轮齿在制造过程中表面足够光滑，且保有必须的硬度系数。

（3）齿面磨损是由于齿轮之问有一定空隙，接触表面产生较大的相对滑动，多次重复摩擦产生的，多发生在齿轮接触表面。

齿面磨损同样也需要轮齿提高硬度，但还需满足降低轮齿粗糙度，提高润滑效果，加大模数以及提高密封状态。

（4）齿轮塑面变形是由于齿轮低速运行但载荷过大，使得齿面压力过大，多发生在轮齿部位。

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。

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。

风电机组齿轮箱高速端漏油处理方案摘要：齿轮箱是风力发电机组中的重要机械部件，而在其运行使用期间常出现漏油现象，导致风电机不能安全的运转。

针对于此，本文结合具体实例，对风电机组齿轮箱高速端漏油原因进行系统研究分析，并提出相关有效处理措施，以优化齿轮箱结构，提高其运行效率。

关键词：风电机组；高速端；漏油；原因；处理1、前言随着国家对能源需求和环保要求力度的不断加大，风能因其洁净、无污染、可再生等特点，成为了当下社会中极具应用价值的绿色新型能源。

风力发电的优势和经济性、实用性等优点的显现，使得风能被应用于发电行业的研究已成为各国学者的研究重点，而在未来的发展中，风力发电将持续为人类社会提供能源支持。

风力发电机组齿轮箱漏油现象在风电机的运行中时常发生，齿轮箱油液的渗漏不仅对机舱环境造成污染，更严重的是影响风机的正常安全运转，如不能及时处理，将会带来连锁故障，必须予以重视。

2、泄漏原因分析图1 齿轮箱齿轮箱是风力发电机组最为关键的部件之一，其工作环境十分恶劣，在运行过程中经受载荷的大小和方向都难以预测，瞬间载荷、随时间变化的变幅交变载荷的大量不确定性等导致风力发电机组极易发生故障，作为风力发电机组中主要传动部件，齿轮箱是目前风力发电机组最容易产生故障的零部件之一。

风力发电机组一般安装在荒郊野外、山口、海边等偏远地区，增速箱、发电机等部件安装在几十米到一百多米高度的狭小的机舱内，因为机舱空间有限、环境恶劣、交通不便、齿轮箱一旦出现故障，修复十分困难。

另外，齿轮箱故障如果无法在线维修需要整体吊装返厂维修，维修成本非常高，且整个维修周期较长，势必严重影响风场的经济效益。

因此减小风力发电机组齿轮箱故障的几率，提供风电齿轮箱在线维修方案，将是风电齿轮箱设计及运维过程重点考虑的问题。

图2 齿轮箱高速轴密封结构图3 齿轮箱高速轴密封结构设计图风电齿轮箱常见故障有齿轮损伤、轴承损坏及运转异常、断轴、齿轮箱渗漏油、齿轮箱异响、振动较大、油温油压异常、连接螺栓损坏、润滑系统故障等。

SL1500风力发电机组齿轮箱油温高频发故障论述摘要:近年来，我国的风电规模逐渐扩大，初期许多风电场采用华锐风电科技（集团）股份有限公司生产的SL1500机组，而SL1500机组主要采用大重齿轮箱，到目前为止此类型机组齿轮箱油温高限负荷问题极为突出，导致大量机组在环境温度低于35℃时出现油温高限制功率现象，严重影响机组发电效率,造成风电场电量损失及可利用率的降低。

为了有效提高SL1500机组的可利用率和提高发电能力，解决温度高限功率现象刻不容缓。

本文对SL1500风力发电机组油温高限制功率现象进行了分析，对SL1500机组的稳定运行具有重要意义。

关键词：风力发电；齿轮箱；油温高；限功率引言风能作为一种清洁的可再生能源，逐渐被各国重视起来，近年风力发电在中国得到了高速的发展。

随着大容量机组的出现，直驱机组的制造收到材质和大小的限制，均需要齿轮箱的进行增速，齿轮箱的重要性也逐渐突显，齿轮箱冷却系统是保障齿轮箱正常运行和使用寿命的重要系统。

1齿轮箱油冷系统工作原理齿轮油温度范围有低于-15ºC、-15ºC至45ºC之间、高于45℃三个区间。

低于-15ºC时：风机启动前开启加热系统直至齿轮油的温度达到-15ºC；在-15ºC至45ºC之间时：通过系统PLC控制，采用低速泵，保证40L/min的油流量。

此时齿轮油不经过冷却器单元。

在-15ºC至45ºC之间存在三种工作状态。

工作状态一：刚开机齿轮油的温度较低，所以齿轮油的黏度大，造成系统内压力升高。

如果此时系统内压力高于10bar，那么齿轮油通过溢流阀（安全阀）直接流回齿轮箱，加速齿轮油的循环，使油温迅速升高，降低系统的压力。

此时的回路如下图红线所示。

工作状态二：随着齿轮油的循环，润滑油温度不断升高，管路中的电压逐渐降低。

当压力在3bar 与10bar之间的范围内时。

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。

风力发电增速齿轮箱的动态性能测试与分析方法研究随着可再生能源在当今能源领域的重要性不断增加，风力发电作为一种可再生和清洁能源的重要来源，受到了广泛的关注。

而在风力发电机组中，齿轮箱作为其核心组成部分之一，承担着将风轮的旋转运动转换为发电机高速旋转运动的重要角色。

因此，对齿轮箱的性能进行动态测试和分析，以确保其工作性能和可靠性显得尤为重要。

动态性能测试是通过对风力发电增速齿轮箱进行负载试验来实现的。

该试验主要包括对齿轮箱的承载能力、转矩传递能力、振动噪声以及温度等方面进行测量和评估。

以下介绍一些常用的动态性能测试方法。

首先，对于齿轮箱的承载能力测试，可以通过将不同的负载施加在齿轮箱上，并记录下各项参数的变化来评估其受力情况。

例如，可以通过在不同转速下施加不同负载，并监测齿轮箱的传动效率、转矩以及温度等参数来判断其承载能力的变化情况。

其次，对于齿轮箱的转矩传递能力测试，可以利用专门设计的扭矩传感器来实时监测齿轮箱的转矩输出情况。

通过在不同负载和转速条件下进行测试，可以得到转矩输出与输入之间的转差系数，以评估齿轮箱的转矩传递能力的稳定性和可靠性。

另外，振动噪声测试是评估齿轮箱动态性能的重要指标之一。

利用加速度传感器和振动分析仪等设备，可以对齿轮箱进行振动测量，获取其振动参数，并通过对比设计规范来判断其振动性能是否符合要求。

振动测试能够帮助发现齿轮箱中的故障现象，为其后续的维修和保养工作提供参考依据。

最后，温度测试也是齿轮箱动态性能测试中的一项关键内容。

风力发电机组在运行中会产生大量的热能，而齿轮箱由于传动效率和转速等因素的影响，往往会遭受较高的温度。

因此，对齿轮箱的温度进行实时监测非常重要。

通过安装温度传感器并记录下不同工况下的数据，可以帮助判断齿轮箱的散热效果以及温度稳定性，从而为其设计和使用提供依据。

总的来说，风力发电增速齿轮箱的动态性能测试与分析方法研究是保障整个风力发电系统正常运行的重要环节。

HXD3C型电力机车齿轮箱漏油故障的原因分析摘要本文针对驱动装置检修及运用过程中出现的齿轮箱漏油故障进行分析，并针对不同的原因提出相应的改进方案，争取从根本上解决齿轮箱漏油的故障问题。

关键词HX D3C 齿轮箱漏油分析检修1.概述HX D3C型电力机车作为和谐型客运机车的主力车型之一，担负着重要的运输任务。

该车型机车于2010年7月下线，全路运用千余台，随着运用年限的增加，部分故障逐渐表现出来。

目前，HX D3C型机车已普遍进入C6修阶段，运用年限约10年，走行历程240万公里以上，运用历程及年限均较多，整车故障发生率也相对增加，作为走行部核心的驱动装置的故障率也有增多的趋势，发生最为频繁的就是齿轮箱漏油故障。

由于齿轮箱为全寿命设计，在低级别检修过程中，在没有严重破损的情况下不进行修复和更换，这导致齿轮箱故障率增加。

针对这一典型故障，在驱动装置返厂后进行拆解，使用现场分析、实物对比、状态推测、故障再现等手段，从不同角度剖析故障产生的根本原因，制定完善的工艺解决方案，从根本上解决问题，减少直至消除该故障的发生。

2.故障现象分类及原因分析驱动装置返厂后，对故障现象进行分类，把其中齿轮箱漏油故障的驱动单独放置，而且针对不同的表现分别进行了记录、对比与分析，目的是通过驱动不同的表面状态初步分析不同的原因，从而提高故障判定效率，再进一步确定导致故障的本质原因。

对返厂故障驱动从漏油的部位、油迹的多少等因素进行逐一分析，可将漏油故障大致分为如下几类：2.1合箱面漏油在对故障驱动表面进行观察时发现下箱体存在大量油泥，该油迹与合箱面相连并不予其他结合位置有明显接触，且油迹形状呈上小下大。

从现象初步判断漏油位置为上下箱体合箱面，拆解后分析具体原因。

将齿轮箱上下箱体分解后观察合箱面状态，按照装配工艺要求，合箱面需均匀涂抹红色的厌氧密封胶（LT518），齿轮箱密封状态良好的情况下，密封胶处于无氧气环境，可以很快凝固起到密封作用，而合箱面有间隙的位置存在氧气，所以密封胶不会凝固，随着润滑油从该部位漏出，会将未凝固的密封胶冲掉。