风电齿轮箱润滑系统故障分析及解决措施研究

2019-01-28贺海军

探索科学(学术版) 2019年8期

贺海军

甘肃华电玉门风力发电有限公司甘肃酒泉 735211

1 引言

目前在我国节能减排和可持续发展的战略推动下,我国加大了对风电等新能源发电企业的建设力度,表现出风电机组的单机容量和总装机容量在持续增长,风电场的建设规模也在不断增大。但是在长时间的风电机组运行中,也暴露出风电机组具有较高故障概率而影响其正常运行的问题,导致机组的利用率较低。而对于影响风电机组正常运行的故障进行分析可知,其中比较常见的故障就是齿轮箱故障,而且此类故障的排除时间比较长。齿轮箱运行中的常见故障则主要有轮齿损坏以及润滑系统故障,而且其中的供油和冷却系统故障的比例在不断增长。此类故障不仅会影响润滑系统的正常运行,还会损坏齿轮箱的其他部件,表现出供油不足、齿轮箱高温以及轴承损坏等问题而缩短润滑油的使用寿命,并且会影响齿轮箱乃至整个发电机组的正常运行。

2 风电齿轮箱润滑系统常见故障及原因分析

2.1 冷却器冷却能力不足的问题风电机组运行中容易出现齿轮箱润滑油温度过高的故障,这就会造成限制机组功率的问题,甚至导致停机故障的发生。而且润滑油温度过高还会加速润滑油的氧化速度,在润滑油被氧化之后还会产生沉淀物质和酸性物质而造成油道的堵塞问题,甚至还会加剧轴承、阀芯以及泵的磨损速度,导致齿轮箱的使用寿命缩短。在造成上述润滑油温度过高的原因中,比较常见的就是冷却器冷却能力不足的原因。在分析导致上述问题的原因时,主要分析风电齿轮箱在恶劣的运行环境中长时间运行时,由于疏于清扫管理会导致散热器的散热片或者是冷却器的进风口过滤网位置上被各种污垢覆盖,这就会降低上述散热器和冷却器的换能效率,同时如果有灰尘或其他物质附着在风冷器的外部,也会对其散热效果造成影响。此外,在润滑油经过长时间运行之后也会出现油品变质的问题,或者是出现较多的污垢堆积在风冷器管路中时,也会减小管路通经并且会降低冷却器的散热能力,此外还会导致流体和传热面之间的传热阻力的增加,降低总的传热系数而导致上述冷却器冷却能力不足及其引发的油温过高的问题。

2.2 电动泵故障齿轮箱润滑油系统中的另一类常见故障就是电动泵故障,其中主要有电机、传感器以及阀类等部位容易出现故障。而其中的电机故障则主要表现出温度过高、不启动、振动以及噪音过大等问题。而导致出现上述电机故障的原因则主要有电源的电压异常或者三相电源不平衡的故障、或者是电机过载运行的原因、或者是电机本身出现绕组短路或短路以及其他类型的机械故障等原因、再或者就是由于周围环境的温度过高以及由于杂物或灰尘而影响散热效果导致的通风散热不良的原因等。其中的阀类部件则主要表现在温控阀、压力阀以及溢流阀等部件类型。在出现上述温控阀故障时就会导致没有经过冷却的、温度较高的润滑油进入齿轮箱中而增加润滑油的整体温度。在油温较低或者较高油压时需要通过溢流阀来确保其正常运行,如果温度过高而溢流阀故障,则会造成润滑油流会箱体的问题,这就会减少油量而降低冷却能力,导致油温过高的问题。针对其中的传感器故障来说,主要表现出其本身质量不达标或者是没有正确接线安装以及在安装和使用中造成损坏等原因而造成的传感器故障,这也会对齿轮箱的寿命造成影响。最后是针对电动泵的噪音故障来说,如果出现油压过高或者油中的气泡过多的情况,或者是由于齿轮箱与电动泵之间的排气管发生了堵塞问题、过滤器存在较大的压差问题以及箱体中的气压过高等原因都会导致电动泵运行中较大噪音的出现。

2.3 机械泵故障机械泵运行中的常见故障主要有振动、噪音以及不抽油和温度过高的问题。其中的噪音问题,主要是由于在机械泵的安装中出现主被动齿轮安装的较大偏差问题,或者是在运行中出现较为严重的齿轮和滑动轴承的磨损问题,再或者就是由于润滑油出现泡沫以及润滑油中进入空气等原因。而其中不抽油的故障则主要是由于在齿轮箱的长时间停机的过程中出现了进油口位置的润滑油被排空的现象,同时空气也由此进入进油管道中增加了抽油的难度。此外,如果出现吸油管道的设计高度过高以及弯道太多、管道太长等原因都会导致上述问题的发生。而上述问题还会导致齿轮箱中的润滑油量较少以及散热效果降低,还会造成温度过高甚至是损坏的问题。

3 风电齿轮箱润滑系统解决方案

3.1 冷却能力不足问题的处理为了确保润滑系统的冷却能力,首先就是要在设计时保证风冷器的设计散热功率在齿轮箱的发热量以上,并且要满足齿轮箱的运行环境以及维护要求。其次就是要在齿轮箱运行中做好对散热器的散热片以及冷却器进风口过滤网位置的定期清理工作,还需要做好管路与散热器中污垢的定期清理。最后就是要做好对润滑油油质的定期检测,做好润滑油的及时更换以及补充等工作。

3.2 电动泵故障的处理首先就是在选择和设计电动泵时要保证电动泵在运行中不会出现超载的问题并且满足齿轮泵的流量要求。其次就是要做好对电动泵中驱动电机的定期检测和维护工作,对散热器上的灰尘和污垢等进行定期清理。最后是针对容易出现故障的各个零部件,需要做好定期检测和维修工作,及时更换已经损坏的部件,确保齿轮箱润滑系统的正常运行。

3.3 机械泵故障的处理针对机械泵运行中的常见故障,首先应该对其抽吸高度进行合理设计,并且要合理选择抽油管道的长度、合理设计抽油管道的弯道。同时还要将存油弯道或者进油口的位置安装一根与齿轮箱分配器连接的油管,避免空气进入管道而增加抽油难度的问题。此外,还可以在泵的出口顺转子抽的方向增加排气孔来实现对机械泵的优化设计,对上述问题的有效解决。