风力发电机组齿轮箱的结构研究及故障诊断

【摘 要】最近几十年来，世界风力发电技术取得了突飞猛进的发展，风能也已成为世界能源中增长最快的一种。到目前为止，绝大部分地区都在应用风力发电机组进行日常发电工作，整个机组当中，齿轮箱的结构影响着发电效率和发现质量。日后应对风力发电机组齿轮箱的结构展开深入研究，同时针对不同的故障，采取有效的诊断方式，采取强力措施，彻底解决问题，避免齿轮箱的各项问题反复发生，影响发电工作。

【关键词】风力发电机组齿轮箱；结构；故障分析

风力发电机组齿轮箱是风力发电整机的配套产品，它的重要功能是将风轮在风力作用下产生的动力传递给发电机，使其得到相应的转速进行发电。从客观的角度来分析，一旦齿轮箱出现故障，不仅仅是发电工作将会受到阻碍，整个风力发电机组都会受到影响，甚至是损坏。本文主要对风力发电机组齿轮箱的结构研究及故障诊断展开讨论。

一、风力发电机组齿轮箱的结构研究

（一）齿轮箱的功能

齿轮箱在现实工作中，也被称之为增速箱。经过长时间的讨论与分析后发现，在多数情况下，风轮的转速比较低，并不能达到风力发电机组要求的转速，通过齿轮箱齿轮副的增速作用，可以在风速较低的情况下，提高风轮转速，使其达到发电要求转速，带来更多的电力资源。另一方面，风力发电机组固有的制动能力并不理想，因此在实际的工作当中，技术人员会在齿轮箱的输入端或者是输出端设置刹车装置，配合叶尖制动或者是变桨距制动装置，实现联合制动的效果。综合而言，齿轮箱的功能较多，一是能够调节风力发电机组的转速；二是能够协调制动工作；三是能够在风能较低情况下正常发电，供应城市的电力需求。

（二）齿轮箱的结构

齿轮箱作为一种特殊的设备，其作用不可小觑。在此，本文对齿轮箱的结构展开研究。从目前的情况来分析，风力发电机组可分为无齿轮箱驱动的直联式以及齿轮箱驱动式两种。无论是在国际上还是在国内，齿轮箱驱动不仅成本较低，同时性能较高，是风力发电机组运行的首选。经过长时间的研究，齿轮箱的结构并不是特别复杂。齿轮箱主要是布置在叶轮以及发电机的中间部位，齿轮箱将叶轮受风力作用输入的很低的转速转变为满足发电机所需的转速，主要是起到一个良好的转化作用。

二、风力发电机组齿轮箱的故障诊断

（一）齿轮箱不良造成齿面、轴承过早磨损

由于当下的电力需求不断提升，风力发电机组的工作效率不断提升，齿轮箱的故障类型和故障频率也在提升。比较常见的故障就是齿轮箱不良问题，该问题可导致齿面、轴承过早磨损，影响风力发电机组的正常运行。经过调查分析，出现该问题的原因主要有以下几点：大气温度较低，导致剂出现凝固现象，未达到预期的效果；剂的性质比较恶劣，散热功能不理想，由于温度不断提升，剂提前失效，造成齿面、轴承过早磨损。根据当下的问题以及工作规范，制定了全新的处理措施：第一，配备可靠的系统，选择强制，不仅可以保证效果，同时可有效减少不必要的问题发生。第二，选择的油，必须保证拥有充足的油膜厚度以及边界膜强度。齿轮箱不同于风力发电机组当中的一般设备，必须选择性价比最高的油，才能保证系统正常工作，减少齿面、轴承过早磨损的发生。

（二）风力发电机组齿轮箱振动故障

齿轮箱在日常运转中，不可避免的会存在振动现象，倘若振动的频率超过承载能力或者是出现共振现象，则会导致齿轮箱出现严重故障，甚至是直接损坏。结合以往的工作经验和当下的工作标准，要想彻底解决振动故障，可以应用三点支撑系统的风力发电机组，该机组的齿轮箱减震系统应用轴瓦式弹性支撑。

三点支撑系统除了能够减少共振现象、降低振动频率外，还能够照顾到风力发电机组的运行，对发电、维修、维护等工作具有较大的积极意义。综上所述，风力发电机组齿轮箱的结构并不是很复杂，关键要在细节上入手，根治问题才能促进齿轮箱更好的运转。值得注意的是，部分齿轮箱的问题早在设计之初就已经存在，日后应从设计工作入手，改变风力发电机组齿轮箱的结构，优化运转方式，提高齿轮箱的性能，促进风力发电机组更加稳定的进行发电。

总结：本文对风力发电机组齿轮箱的结构展开研究，同时就故障诊断问题进行阐述。相对于过去而言，当下的齿轮箱有了很大改善，固有问题得到彻底解决，日常出现的一些问题也都在采用较理想的维护手段，减少了齿轮箱的损害。日后应深入研究风力发电机组以及齿轮箱的性能配合、设备协调，建立运行上的良性循环，提高发电质量和发电效率。

参考文献：

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