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风电齿轮箱润滑系统故障分析及解决方案
作者：李广伟赵登利于良峰来源：《风能》2015年第11期
近年来，随着兆瓦级以上机组的大批量装机及机组运行时间的不断积累，因机组故障引发的停机时有发生，机组利用率降低，严重影响风电场业主的经济效益。由中国可再生能源学会风能专业委员会每年发布的《全国风电设备运行质量状况报告》可知，变流器、变桨系统、发电机、齿轮箱、叶片是故障发生次数较多的关键零部件，随着齿轮箱技术的发展，齿轮箱发生故障的频次有所降低，但是齿轮箱在平均排除故障耗时方面却是最长的。另外，由齿轮箱故障类型构图可知，在已明确的故障类型中，轮齿损坏及润滑系统故障是齿轮箱主要故障类型，并且供油和冷却系统故障所占的比率逐年增长。除润滑系统本身零部件的故障外，还会导致齿轮箱其它部件损坏，如润滑油清洁度达不到相关要求导致齿轮及轴承损坏、冷却能力下降导致油温偏高以致降低润滑油使用寿命、电动泵工作异常导致润滑系统供油不足和齿轮箱高温及轴承损坏等，因此润滑系统对齿轮箱的正常运行有着至关重要的作用。文中所提到的齿轮箱润滑系统是广义的润滑系统，除包括供油装置（电动泵、机械泵）、过滤装置、冷却装置及相应辅助设备外，还包括加热装置、空气过滤器、内外部润滑管路及各类传感器等。本文首先总结齿轮箱润滑系统常见故障以及由此引起的其它零部件故障，并分析故障产生的原因，通过对故障的统计分析，给出相应的解决方案，以使润滑系统供应商、风电齿轮箱供应商及整机厂家在后续设计生产过程中有针对性地做出方案调整及设计优化。常见故障及原因分析一、冷却器冷却能力不足目前从风电场反馈的机组运行情况来看，一定比例的机组经常出现齿轮箱润滑油温度偏高的现象，导致机组限功率或停止运行。另外，高温极易造成润滑油的氧化，氧化产生的沉淀物及酸性物质，造成油道堵塞，轴承、阀芯及泵等磨损加剧，影响润滑系统的正常运行，降低齿轮箱的使用寿命。导致齿轮箱润滑油温度偏高的原因有很多，反映到润滑系统则表现为冷却器冷却能力不足。冷却器表现出冷却能力不足是多种原因造成的，下面以风冷散热器为例，从冷却器冷却能力设计计算入手，分析导致冷却能力不足的各种因素。润滑系统散热能力计算过程常常只考虑润滑系统冷却散热方式，而忽略箱体热对流和热辐射散热，认为齿轮箱的全部功率损失产生的热量均需要润滑系统冷却器散出。齿轮箱发热量计算公式为：r