风电机组齿轮箱超温原因分析及治理措施.pdfVIP

随着全球经济的发展和人口的增加，对能源的需求不断增加。风能作为一种清洁能

源，受到越来越多的关注和重视。风电机组的技术不断提高和成本不断降低，风能发电

的成本已经逐渐接近传统能源，市场需求也在不断增加。风电场站普遍设备基数大，随

着机组缺陷高发期来临，大部件超温问题愈来愈严重，造成停机时间增长，机组可利用

率逐渐下降，现场运行工作量突增，技术人员相对匮乏，给检修工作带来一定难度。本

文从景峡某风场的实际故障案例出发，分析齿轮箱温控阀失效对齿轮箱超温的影响，并

针对性其温包进行技术改造，彻底解决了因温控阀损坏导致齿轮箱轴承超温的问题。

关键词：风力发电机组齿轮箱超温温控阀

1引言

风电机组齿轮箱作为风力发电机组的核心部件之一，主要作用是将风轮转动

的低速运动转换为高速运动，以驱动发电机发电。同时，齿轮箱还具有减速、传

递扭矩、支撑风轮等功能。轮系作为风电机组齿轮箱传递能量的重要部件，其安

全稳定运行对维持齿轮箱寿命至关重要。经研究分析齿轮箱润滑冷却系统发现，

冷却润滑系统中的ACS温控阀通过感温元件热胀冷缩原理，根据油温实时调节阀

门的开闭，实现油液是否冷却的功能。该温控阀理论可以动作3万次，寿命到后

温包中的橡胶套就会损坏导致温控阀失效。温控阀失效后，无法控制齿轮箱内油

温，可能导致油温过高、齿轮箱过热、齿轮箱轴承损伤，对风电机组的运行安全

和寿命都会产生不良影响。通过对温控阀进行改造，将由温度控制阀的开闭改造

为压力控制，有限避免了温控阀的失效。经过改造后，我们发现机组的温度控制

更加稳定，机组的效率和寿命也得到了提高。同时，改造后的温控阀也更加耐用，

减少了机组故障的发生率。

2齿轮箱冷却系统工作原理

该风场采用海装2.0MW双馈式风电机组，齿轮箱采用重齿FL2000HD-128

型齿轮箱，冷却方式为空水冷。采用四川川润公司的冷却散热系统，齿轮箱冷却

系统主要由水泵，压力罐，油水热交换器，空冷器，油泵，系统管路组成。该装

置冷却介质为60%水+40%乙二醇的混合液体。原理为由水泵带动冷却液在密闭

系统内部循环，不断将齿轮箱运行产生的热量由油水交换器带到散热装置进行冷

却。从而使齿轮箱冷却。风冷却器散热片为网孔式铝合金板,利用电机带动叶轮转

动，产生的涡流不断将空气吸入，冷空气与散热片接触后吸收板片内的热物质。

3齿轮箱超温故障研究分析

通过对风力发电机组齿轮箱参数及保护定值、齿轮箱润滑冷却装置散热效率、

齿轮箱油以及温控阀等方面进行对比分析，确认齿轮箱超温的根本原因，为后续

齿轮箱超温故障处理提供有利的技术支持。

3.1机组保护定值

机组冷却散热系统保护定值为:齿轮箱进口油温度25C，温控阀打开，使得

润滑油经冷却器冷却后再进入到齿轮箱;齿轮箱进口油温度＜25C，温控阀关闭，

润滑油直接进入齿轮箱;当油温＞60℃、或入口温度＞60℃、或水温＞60℃，冷

却风扇启动。通过对机组运行数据分析，此定值满足机组运行要求:且机组冷却散

热系统水泵及风扇运行情况与保护定值设定值一致。

3.2齿轮箱及冷却散热器热能效率

对齿轮箱及散热器热能效率进行核算。根据行业标准齿轮箱设计的机械效率

不低于97%，在标准条件下应达到的其他指标如下:最大发热功

率:P=(l-n)xP=0.97x2000kW=1940kW，根据热平衡公式Q=C*p*M*At，齿轮

箱出口温度t1=齿轮箱进口温度t2+Q/(C*p*M)/3600=67(取冷却液密度:

1.07g/cm3、比热容:3.46kj/kgk·、流量分别取150L/min)。冷却器当量功率计算:

根据当量功率计算公式K=Q/At1，实测机舱温度为35℃冷却器当量功率

K=60/(67-35)=1.87kW/C(流量为150L/min时)。川润散热器散热能力参数:当流

量为150L/in时，散热能力为1.65~1.67kW/C。当机舱环境温度为35C时，

冷却介质在冷却系统标准压力2.2-2.4bar