风电机组齿轮箱的故障及其解决方案

风能是储量巨大的自然能源，它安全、清洁，并且源源不绝。利用风力发电已成为可再生能源的重要手段，受到世界各国的高度重视。目前国内主流风力发电机组主要分为双馈和直驱两种类型，齿轮箱是双馈型机组的关键部件，也是发生故障频率较高的部件。下文简述风电机组齿轮箱常见故障及其解决方案。
　　国内齿轮箱质量问题统计，常见故障有轮齿损伤、轴承损坏、齿轮油泵过载、齿箱油温高、油位低、漏油等。
　　下图为风电机组故障失效比例和齿箱故障比例。

1. 齿轮轮齿损伤
　　由上图可知，齿箱故障中，轮齿故障比例最大。轮齿损伤有轮齿折断、齿面损伤两种形式。轮齿折断是由于设计的应力小于作用在轮齿上的极限应力，或齿轮承受过高的交变载荷，设计疲劳载荷不足。由于齿面承受过大的接触剪应力、应力循环次数、润滑不良、热处理和安装调试等原因，齿面容易发生包括胶合、点蚀、齿面剥落、表面压碎等损伤。下图为风电齿轮箱齿面损伤和轮齿折断照片。
　　由于风载的不稳定性，无法通过经验得到正确的载荷数值，齿轮箱设计时要选择合理的载荷应用系数，充分考虑预防过载因素和载荷动载荷谱，正确选择齿轮参数、材料和齿轮精度；保证加工精度，消除应力集中；安装时充分清洁，防止异物进入箱体，并按规范运行、维护。故障发生后，应根据实际情况分析故障原因。
　　2. 轴承损坏
　　轴承是齿轮箱的重要部件。由于安装、润滑、污染和轴承疲劳等因素，造成轴承产生点蚀、裂纹、表面剥落等而失效，从而使齿轮箱产生损坏。下图为某风场空心轴端轴承损坏图片。
　　齿轮箱设计时应充分考虑轴承载荷，选择合理的安全余量，正确选择轴承类型，保证轴承润滑，规范安装，并且加强对轴承运行状态的监控。如有异常及时停机，避免由于轴承的损坏而对齿轮箱造成灾难性的破坏。
　　3. 齿轮油泵过载