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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

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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

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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