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马金国——风电齿轮箱油温高限功率故障分析处理

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-11-20   来源:《2014全国风电后市场专题研讨会》——论文集  浏览次数:1862
   摘要:油温高限功率是很多风场风机的频发故障,严重影响发电量和企业质量形象,由于运行环境干扰因素很多,很难第一时间准确判断故障原因,而且很多时候是多个因素共同作用。本文通过理论分析和现场的实际经验,将油温高限功率故障做了详尽分析,并提出了检测处理方案,为现场解决类似问题提供参考。
  引言
  近十年间,我国风电产业飞速发展,截至2013年第我国风电装机容量已经超过9100万千万,功率从几百千万到6MW不同级别,区域从陆地到近海共计近7万台投入运行,根据行业内整机2至3年质保期、核心部件5年质保期的惯例,整机维护工作己陆续由整机厂转交给风场业主,而业主维护人员对整机的日常维护和故障处理的经验往往比较欠缺,对风机的各种故障不能及时准确的判断,导致故障进一步恶化甚至整机或者部件的损坏停机,造成经济损失和不良影响,齿轮箱油温高限功率是风机日常运行过程中故障率相对较高的故障之一,由于其起因的复杂性、隐蔽型往往很难诊断,给现场维护人员造成很大困扰,为了确保风机的平稳运行,保证发电时间、提高发电量,解决此问题已迫在眉睫。
  1.故障分析
  产生油温高限功率的原因有两个方面:一、齿轮箱产生过多的热量,额度的冷却能力不能散失多余的热量,热量集聚进而表现为温度升高;二、齿轮箱产生的热量正常,冷却能力先天设计不足或后期使用中能力下降,不能将额度的热量带走,热量集聚进而表现为温度升高。齿轮箱设计阶段根据IS06336-5:2008/IS0281-2007/GL2010/AGMA6006-2003等行业内设计标准计算出齿轮箱内部由于各级齿轮啮合和各个位置轴承运转产生的热量,以及行星机构搅油所产生的热量,在计算的基础上留有一定的安全系数,选择合适的冷却油流量和总油量,冷却器的选择也是根据相应的标准选择合适的冷却电机功率、排风量、冷却器散热面积等相关参数,并在计算的基础上留有一定安全系数,确保热量可以被带走。在试验台验证分别对齿轮箱的工作效率和冷却器的冷却能力进行了试验验证,结果显示理论设计与实际运转是一致的。
  在风场风机实际运转过程中,由于环境复杂,存在很多不可控因素,为了保证齿轮箱的运转性能,风机整机控制系统设置当齿轮箱内部油池润滑油温度达到75。C时,或者轴承温度达到90℃时,风机自动报警并降低为额度功率的25%运行,以确保润滑油可以在齿轮啮合时产生一定的油膜厚度,保护轮齿不被过度磨损,在风机实际运行过程中由于各种原因诱发油温超过报警值,风机自动降功率运行。
  2.故障原因
  2.1冷却性能下降
  2.1.1风力发电机组安装位置往往在高山、荒野、隔壁、等风口处的七十多米高空,由于周边植被覆盖率很差,舱体的密封性不好,齿轮箱容易受到污染和腐蚀,如图1,图2所示,机舱内主机架、齿轮箱和冷却风扇上也附着大量尘土,如图3,图4所示,再加上齿轮箱存在渗油、漏油等问题,润滑油雾挥发弥漫在舱体内部,静电浮尘加上油雾,粘附在冷却风扇片上,导致冷却能力大大降低,齿轮箱内润滑油热量不能及时散失,油温升高超过报故障值,风机自动降功率运行。
  图1:戈壁滩上的风机

  图2:黄土高原上风机

  图3:主机架、齿轮箱上的浮尘

  图4:冷却风扇扇片上的浮尘
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