风力发电机组偏航减速器小齿轮断裂分析

　　3.2 装配原因分析
　　在风力发电机组中偏航系统的设计、制造时，为确保减速器输出齿轮与齿圈间能保持合理的齿隙，降低齿圈与机架上减速器安装中心之间的制造难度，通常需要将减速器输出齿轮的中心与安装止口的中心之间做成偏心的形式。可以通过偏心，来调整减速器输出小齿轮与偏航轴承外圈大齿轮的啮合间隙。下面分析影响侧隙的因素。
　　3.2.1 啮合齿轮的中心距变化。
　　在实际加工制造过程中，造成两个齿轮回转中心分离或靠近，使得两个齿轮的中心距发生改变。在此种情况下，啮合节圆的直径发生改变，从而使得两个齿轮的齿侧隙发生改变。为保持齿轮中心距发生改变时，仍能保证齿轮之间的啮合间隙，需要将实际的中心距调整到理论中心距。
　　3.2.2 齿圈齿厚的变化。
　　由于加工误差的存在，齿圈的齿厚存在误差，在中心距不改变的情况下，齿轮的啮合间隙也会发生变化，因此为保证侧隙的要求值，需要通过偏心来调整。
　　偏航大齿轮与小齿轮之间的侧隙是靠减速器输出齿轮的中心与安装止口的中心之间的偏心量来调节的。但由于安装减速器的螺栓孔是等分的，调整偏心量实际上是不连续的，而是离散性的，所以同一台机组的若干个偏航齿轮啮合的间隙不可能相同，若出现侧隙相差较大的情况，各个偏航小齿轮受载不同，也容易引起断齿。
　　安装减速器的工艺规定：找到偏航轴承齿顶圆的最大标记处，在该处调整齿侧间隙，在齿轮上下两处用压铅丝法，测量齿侧啮合的间隙值为0.4 ～ 0.8mm( 双边)。上间隙比下间隙大0.05 ～ 0.1mm。保证大齿圈转动一周，检查大、小齿轮啮合情况。而从断裂的部分小齿轮来看，起裂位置位于齿根部，断裂部位位于齿的上半部分，断裂部位齿面积小于整个齿面的1/2，明显是受载不均引起的断裂。安装过程中未完全按照安装工艺进行，使得齿轮啮合的上间隙较小，完全受载，引起齿轮断裂。
　　3.3 冲击载荷的分析
　　偏航减速器只能作为传动部件，不能作为主要的制动部件，正常工作下偏航制动器必须对机舱进行制动，保证偏航减速器不受风载的冲击。机组偏航时，必须保证制动器有偏航余压，确保机组运行的稳定。而检查偏航减速器损坏时的偏航余压，部分机组余压有小幅下降，甚至有的为0bar（正常为25bar）。偏航减速器在偏航运行时频繁受到风载的冲击，导致减速器小齿轮不断受到冲击，最终断裂。制动压力和偏航余压不满足设计要求是偏航减速器小齿轮失效的另一原因。
　　甚至有些项目位于台风多发地区，瞬时风速大，冲击载荷加速了齿轮的疲劳损伤，同时台风湍流强度大，使部分偏航减速器小齿轮在早期已出现疲劳损伤源，长期运行后，再经过多次大风天气的冲击，逐渐出现裂痕，在大风期间偏航时发生断裂。
　　3.4 低温原因的分析
　　小齿轮在冬末春初的季节断裂所占比例大，这跟低温有必然的联系。
　　3.4.1 由于低温造成减速器的润滑油粘度增大及偏航轴承润滑脂的变硬，大大增加了偏航系统的阻力，使启动力矩变大，增加了齿轮传动的载荷。
　　3.4.2 日夜温差大也使材料脆性增加，这也就是偏航小齿更容易在冬末春初季节断裂。
　　3.5 解决措施
　　3.5.1 在设计中可以对齿轮进行修形设计，保证齿轮传动的平稳和受载均匀。
　　3.5.2 安装时应严格按照安装工艺进行，保证齿轮啮合间隙在要求范围内，在机组并网调试中需再次进行齿轮啮合间隙的测量，保证齿轮受载的均匀。
　　3.5.3 应严格按照材料热加工工艺对材料进行热处理，加强对材料质量的检验，首先材料要到达设计的要求。
　　3.5.4 低温环境更容易造成减速器小齿轮的断裂，因此设计时要充分考虑低温对材料、润滑油等的影响。
　　4. 结束语
　　国内风力发电机组技术逐渐趋于成熟，设计水平也不断再提高。但还是存在一些问题，我们要注视出现的问题，从中吸取更多的经验教训，为以后优化设计提供宝贵的现场经验。