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风电齿轮箱的故障分析和维护
风力发电机组由叶片、增速齿轮箱、控制系统、发电机、塔架等组成。其中增速齿轮箱作为其传动系统起到动力传输的作用， 使叶片的转速通过增速齿轮箱增速，使其转速达到发电机的额定转速， 以供发电机能正常发电。 因此增速齿轮箱设计及制造相当关键。同时风力发电机组增速齿轮箱由于其使用条件的限制，要求体积小，重量轻，性能优良，运行可靠，故障率低。
随着风电行业的发展， 更多更大功率的机组投入商业化运营， 因而其维修费
用更高。虽然世界上著明的齿轮箱制造企业，如德国的 Renk 公司， Fland 公司，
Eickhoof 公司以及一些中小企业在这方面都作了研究，并且有的企业也付出了
很大的代价， 但目前世界风电行业所用增速齿轮箱仍然事故较多。 因此，采用先
进技术，分析其失败的原因，总结和吸收以往开发其它项目齿轮箱成功的经验，研制高技术性能，高可靠性和良好的可维修性的增速齿轮箱是风力发电机组的关键技术保障。
一、 风电齿轮箱故障分析
（一）、齿轮传动的故障原因分析
齿轮传动是机械设备中设备中最为常用的传动方式之一。 风电齿轮箱运行状态的正常与否直接关系到整台机组的工作状况。 据有关资料统计， 齿轮箱发生故障有 40％的原因是由于设计、制造、装配及原材料等因素引起的，即是由制造
单位设计制造引起的；另有 43％的原因是由于用户维护不及时和操作不当引起的；还有 17％的原因是由于相邻条件（如电机、联轴节等）的故障或缺陷引起的。当然，风电齿轮箱故障原因是否有这比例关系，还要经过统计得出。由此可见，为了确保风电齿轮箱安全、正常地运行，提高齿轮传动的可靠性，一方面需要改进设计、提高加工制造精度以及改善装配质量， 另一方面则必须提高运行管理和维护水平，对齿轮传动装置进行状态监测和故障诊断。
( 二). 齿轮箱中主要故障及其原因分析
据统计 , 齿轮箱中其次是轴承，占 20％；再者是轴，占 10％。最后是箱体和紧固件。由此可见， 在齿轮箱中齿轮本身的故障所占比重大。 说明在齿轮传动系统中齿轮本身的制造、 装配质量及其运行维护水平是关键问题。 齿轮在机械加工
1

中是一种高度复杂的成形零件， 而在高速、 重载下运行的齿轮， 其工作条件又相
对比其他零部件恶劣 , 特别是风电齿轮箱更是如此。下面我就把齿轮箱的故障特
征和预估故障间的关系列出来：
1
．局部断齿
2
．磨
损
1．齿轮轮齿
3．点
蚀
4
．胶
合
5
．齿根裂纹
1
．轮缘、腹板等损伤
2
．齿轮基体
2
．变
形
3
．弹簧、螺杆折断
声音异常
振动增大
3
．轴 , 联轴节 , 键
1
．变
形
温升过高
2
．损
伤
漏
油
能耗增大
1
．变
形
其
它
4
．轴 承
2
．滚 动 体
3
．配 合 体
4
．保 持 架
1
．变形
5
．齿轮箱2．刚度不够
3
．密封不良
6
．其 它
图一
2

1
．断齿
1
．齿 轮 轮 齿
2．严重胶合
3
．杂物进入
2
．齿 轮 基 体
1．齿圈断裂
2
．变形损坏
3 ．轴、联轴节、键 1 ．损 伤
不能运转
1
．烧伤
4
．轴承
2
．滚柱脱落
3
．杂物进入
5
．齿 轮 箱
严重损伤、变形
6
．动 力 源
故障不能运转
7
．其它
轴承、联轴节损坏
图二
齿轮箱的故障特征与预估故障间的关系
齿轮箱的故障诊断方法大体上可分为两大类：
（1） 通过齿轮运转过程中所产生的振动、噪声和油温等动态信号 , 运
用信号处理方法来完成故障分析、诊断。
（2） 根据摩擦磨损理论，通过润滑油液分析来达到故障诊断的目的。
主要是通过分析润滑油里金属的成分来预测是那一部分的材料。
从而判断是否属于正常现象。