齿轮箱故障分析幻灯片.ppt

中能联创－夏晖 Gamesa 机组齿轮箱故障原因分析 * Gamesa机组简介 G52/58机组为典型的“丹麦设计”风电机组 水平轴 三叶片 上风向 主动偏航 变桨距功率调节 双馈式变速恒频控制 Gamesa机组简介 机组采用常见的“一字型” 布置形式,为保证变桨系统的安装位置，齿轮箱输出轴在机组的左侧，与发电机相连，主轴采用双轴承设计。 故障现象 现场巡检中，在塔架下部听到机舱发出很大的异常声音。 停机进入机舱检查发现： 转速到350RPM左右时，齿轮箱壳体与输入轴相对前、后轴向窜动，蹿动量为3-5mm左右； 在行星轮外齿圈处有很大的“咕咚、咕咚”撞击声音，声音均匀而且连续，异音和撞击同步出现。 故障初步分析 根据齿轮箱声音大小和撞击位置手感检查，初步判定齿轮箱行星轮位置有故障； 齿轮箱观察孔无法观察到行星齿部分； 受齿轮箱结构限制，内窥镜也无法观察； 齿轮已出现故障，齿轮油监测无法判断故障部位； 采用振动监测可初步判断故障部位； 振动监测分析 测试仪器：便携式离线振动监测设备 测试状态： 机组并网运行， 发电机转速：860－1200rpm左右； 发电功率：40－120kW左右； 记录数据： 传动系统的多点的振动频率、幅值与加速度； 发电机实时转速； 机组实时输出功率； 实时风速； 振动监测分析 记录机组实时输出功率与实时风速的原因： 采用便携式振动监测仪，仅两个记录通道，无法同时测量多点的数据，必须保证各点测量时机组转速较接近； 双馈机组在8－10m/s区段转速变化较快，为保证测量的准确性，记录功率和风速可以在对转速的变化值进行校验； 振动监测分析 测点布置如图，共11点； 振动监测分析 各采集点理论上均应位于轴承座6点钟位置（承载区）上，可是个别位置由于传感器安放不方便只能做到尽可能接近承载区。 采集并分析的振动参数为以下两种： 速度频谱：检测由于如松动、不平衡和不对中等低频振动故障；监测和确认轴承、齿轮缺陷阶段。 加速度包络线谱：齿轮啮合，轴承早期缺陷，润滑不良，重复性冲击等问题。 振动监测分析 振动监测分析 从数据结果推算 太阳轮轴转速=45 r/min 中间轴转速=330 r/min 输出轴转速=930 r/min 结合监测记录，输出轴转速为984 r/min ，由于风力机组处于低负载运行状态，转速变化快，认为两个结果一致； 初步诊断为行星轮轴承出现问题，该故障处于严重阶段。 振动监测分析 振动监测分析 从上图中可以看到齿轮箱故障已经影响到机舱大幅度轴向振动。 齿轮箱振动总值＝29.11mm/s， 故障原因初步分析 主轴箱轴承故障 当主轴箱内双列滚子轴承工作游隙增大时，轴承外圈被轴承座和端盖所固定无法移动，主轴会带动轴承内圈轴向窜动，这种缺陷在转动设备中运行中很常见。 由于主轴和齿轮箱低速输入轴被胀紧套连接为一个相对刚性整体，主轴前后窜动会通过胀紧套将力矩传递给齿轮箱行星轮，行星轮轴向蹿动撞击齿圈和端盖发出异音，同时行星轮前后轴承内、外圈位移增大而S值超标损坏。 故障原因初步分析 紧急刹车造成行星轮齿轮损坏 行星轮和外齿圈曾经在其它的多种机型上，发生过因为紧急刹车造成行星轮断齿损坏，最后外齿圈断齿与行星轮抱死的恶性事故。 分析其原因一方面是制造工艺不良、材质选用不当、装配工艺差等制造装配问题；另一方面风力机紧急刹车时会使行星轮承受较大的扭力矩，频繁紧急刹车会在齿轮受力疲劳损伤后，发生行星轮断齿、轮齿剥光、外齿圈断齿等故障，进而损坏行星轮轴承。 故障原因初步分析 变桨液压缸故障 变桨液压缸利用螺栓固定在齿轮箱尾部与其成为一个整体，变桨杆一端在液压缸内与活塞连接，一端穿过齿轮箱二级套管与轮毂内三脚架超级螺母连接固定。 液压系统油质脏、比例阀故障、缸体活塞磨损泄油，都会使变桨液压缸供油压力发生急剧变化，压力作用于活塞造成液压缸体带动齿轮箱一起振动。箱体和轴承座为整体铸造件，箱体前后窜动必然会使轴承外圈和轴承座之间位移磨损，进而损坏轴承及轴承座。 修复方案 根据故障分析结果，制定了修复方案： 对可能的故障点进行进一步检查； 更换备用齿轮箱，尽快恢复机组运行； 对损坏齿轮箱进行解体检查； 落实轴承损坏的具体原因 检查结果 检查点：主轴箱体 检查结果： 塞尺检查主轴箱安装侧隙不大于安装要求0.50mm，外观和力矩检查地脚螺栓无松动，安装标记线清晰完整； 外观和力矩检查主轴与轮毂连接螺栓无松动，轮毂连接法兰无明显裂纹和缺损； 外观和力矩检查主轴箱端盖螺栓无松动，螺栓弹簧垫圈完好无断裂,主轴箱轴承端盖无裂纹和漏油。主轴箱壳体无裂纹和其它缺陷,塞尺检查主轴和齿轮箱输入轴间隙不大于1mm； 由于主轴箱无法解体检查轴承，主轴的飘偏度和同心度无法检查，打开轴承端盖检查轴承侧面，确认油脂颜色正常无焦糊现象，滚动体无伤痕，轴承座完好