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风力发电机组传动系统常见故障分析

摘要：课题对我国应用最为广泛的1500型风力发电机传动系统常见故障展

开研究，从1500型发电机传动系统的组成结构，各部位功能以及工作中的应力

分布情况展开研究，分析常见的传动故障原因，并提出风力发电机组安全可靠运

行，降低故障发生概率的维护维修技术方法。

关键字：风力发电机组；传动系统；齿轮箱

1.国产1500型发电机组传动系统结构分析

1500型风力发电机组是我国自主研发的一种风力发电设备，该设备技术成熟，

生产成本较低，并具备变桨、变速恒频等先进功能，可以高效的利用陆地风能进

行发电工作。

1.1风轮

风轮是风力发电机组的核心部件，是风力发电机组与其他类型发电机组最根

本的区别，风力发电机组通过风轮设备将风的动能转化为机械能量。风轮由叶片、

轮毂两部分组成。其中叶片是风能的承载部件，叶片的形状、结构决定发电机组

的发电效率以及功率。1500型发电机组使用的玻璃纤维增强环氧树脂材料的变速

变桨叶片，叶片中安装有防雷装置。轮毂是叶片与发电机组主轴的连接装置，叶

片通过轮毂与主轴连接，轮毂属于承重、承载装饰，需要承担发电机组工作中由

叶片产生的推力、扭矩、弯矩和陀螺力矩。轮毂结构种类较多，目前使用最广的

是铸造球星结构。轮毂中安装的启动刹车是实现发电机组变桨的重要装置，通过

气动刹车改变叶片角度，从而实现对发电机组的功率控制，也是主要动制动部件。

1.2主轴

主轴是风力发电机组中承重以及传速的重要部件，是发电机组运行不可缺少

的部件之一，工作中在陆地风能的作用下叶片旋转带动轮毂和主轴将风能转化为

机械能传递给变速箱。并将叶片转动过程中产生的轴向推力、启动弯矩传递给机

舱以及搭架。

1.3齿轮箱

齿轮箱是传动系统中的变速部件，齿轮箱将风轮转速增加到发电机组要求的

转速，现阶段我国多数风力发电场所处区域，自然风力无法将叶片转速增加到发

电机需求转速，需要通过齿轮箱进行变速，达到发电需求。

1.4联轴器与安全离合器

联轴器和离合器是将不同部件的两根轴连接起来的重要工具，其中联轴器用

于固定装置的连接，连接后在机器运转过程中，两根轴一起转动不能分离，离合

器则可以在设备运行中，随时实现两根轴的连接与分离。

1.5风力发电机

风力发电机是将叶轮提供的机械能量，转换为电能。发电机的定子直接连接

到三相电源上，转子和变频器相接，发电机转速范围一般处于1000r-2000r/min

之间。

2.风力发电机组传动系统常见故障分析及处理方法

风力发电机组结构复杂，工作负荷大且处于室外环境，运行中存在多种运行

故障，其中风力发电机组传统系统故障概率最高。对风力发电机组传动系统进行

故障分析与研究，可以对常见故障进行有效的预防，提早发现故障，降低故障影

响，也可以减少重复故障的发生。

2.1叶片常见故障分析

2.1.1叶片表面有砂眼

风力发电机设备一般处于室外环境下，设备磨损消耗较大，叶片虽然表面喷

涂了防腐的保护层。但在叶片表面失去保护层厚，在风沙抽磨以及雨水腐蚀的作

用下，容易出现由细小沙眼形成麻面。沙眼麻面在生成后，在遭遇下雨天气后砂

眼内部会存储雨水，导致内部湿度增加，腐蚀现象加剧，同时风力发电机组的避

雷性能会严重的降低。

2.1.2叶片自然开裂

风力发电机叶片在运转5年后，叶片上喷涂的树脂胶衣不可避免的会出现磨

损。磨损后会直接导致原始叶片的内粘合受力面积不均匀、受力点不均匀的现象，

提高了自然开裂的几率。

2.1.3叶片折断

叶片折断是风力发电机组的常见故障，几乎每一个风力发电厂均发生过叶片

折断的事故。叶片折断事故是由于发电机组振动、叶片裂纹没有及时发现以及恶

劣天气导致的。其中发电机组振动以及恶劣天气几乎没有办法完全规避，但叶片

裂痕可以通过加强巡检工作质量，来尽早发现，在断裂事故发生前进行更换或维

修。

2.1.4叶片遭遇雷击

风力发电设备一般高度超过60米，同时地处郊区，高度范围远超其他建筑

物，在雷雨天气极易发生雷击。风力发电机组的叶片中一般安装有避雷设备，在

一般情况下，避雷设备可以有效的降低雷击事故发生的可能，但在叶片出现通腔

沙眼、叶间进水、叶片软胎现象后，防雷击设备的作用将大大的降低，在雷雨天

气雷击事故的发生概率就会大大提高。因此应提高叶片设备的抗腐蚀以及抗风沙

磨损的能力，选择抗性更高的材料进行生产