摘　要：风电场在投运十年内，共有14台机组增速齿轮箱损坏，从齿轮箱系统设计、设备选型、加工工艺等方面进行分析排查，确定齿轮箱故障主要是由于齿轮箱润滑系统加工工艺存在问题。本文介绍了针对此类缺陷的技改方案和改造效果。

关键词：风电机组；齿轮箱油；改造

一、概况

江苏灌云风电场于2009年开工建设，2010年11月并网发电，共安装了50台重庆海装H93-2.0MW型机组。该机组投运以来，由于齿轮箱油压低，造成轴承温度高，导致14台风电机齿轮箱损坏。针对齿轮箱油压低的问题，经过系统性的检查和分析，找到了问题所在，通过技改解决了这一问题。

该风电机组齿轮箱润滑系统主要有一台润滑油泵（双速电机）、温控阀、过压旁通阀、过滤器及换热器等组成（见下方系统图）。

工作原理：当冷启动时（润滑油温度过低），或当过滤器滤芯压差大于4bar时，滤芯上单向阀打开，润滑油只经过50μ的粗过滤；当温度逐渐升高，滤芯压差低于4bar时，润滑油经过10μ和50μ两级过滤。当油温低于45℃时，润滑油直接经温控阀进入齿轮箱；当油温高于45℃时，温控阀关闭，润滑油经冷却器冷却后再进到齿轮箱。为保证出口压力的稳定，在装置上有安全保护旁通阀，当压力超过10bar时，开启安全保护旁通阀，以防止压力过高对系统元件造成损坏。

二、存在问题及原因分析

在检查分析过程中，发现50台风电机组齿轮箱进口油压不一致，油压在1.5bar-8bar之间（厂家说明：齿轮箱正常油压在0.4bar-8bar之间），针对50台机组齿轮箱进口油压都不一样的情况，进行了专题分析，在分析中发现27台齿轮箱进口油压在1.5bar-3bar，其轴承平均温度比另23台齿轮箱轴承温度高8℃左右，夏季时甚至高15℃，这27台齿轮箱轴承温度经常达到报警值。齿轮箱长期处于油压低、轴承温度高的情况下，会加快齿轮箱磨损，缩短齿轮箱使用寿命。

造成齿轮箱进口油压低的原因主要有以下几种：

（一）油泵电机的原因

更换#45机组齿轮箱润滑油泵电机，在更换油泵电机之前启动油泵高速运行，观察齿轮箱进出口压力，并测量了油泵高速状态下的电机三相电流，更换电机后将压力与电流进行了对比,没有发现异常。

（二）油泵电机联轴器的原因

#45机组更换电机时发现电机与联轴器的花型缓冲器有磨损情况，更换了联轴器与缓冲器，齿轮箱进口与出口压力基本没变，没有发现异常。

（三）油泵的原因

将新的齿轮箱润滑油泵更换到#45机组上，目的是排除油泵叶轮磨损影响泵的出口压力，前后数据对比没有发现异常。

另外将#2机组油压正常情况下的油泵与#9机组油压低的油泵进行互换，目的是彻底排除油泵的因素，检查发现油压低与油泵无关。

（四）齿轮箱主油管路的原因

更换#45机组齿轮箱润滑油泵的进口油管，目的是排除进油管有异物堵住，造成油泵进油量减少，影响齿轮箱进口压力。更换油管后与更换前的进出口压力没有差别。

（五）温控阀的原因

将#45机组齿轮箱润滑系统上温控阀的阀芯取下后安装一个节流阀，目的是排除温控阀对齿轮箱进口压力的影响，检查后没有发现异常。

（六）泄压阀的原因

将#45机组齿轮箱润滑系统上温控阀的阀芯取下并在该管路安装一个节流阀，将泄压管连接到油泵的一端取下并用堵头堵住。目的是排除泄压阀泄漏，防止在正常压力下有油通过泄压管道直接流入到齿轮箱，检查后没有发现异常。

（七）滤芯原因

将#45机组的温控阀的阀芯取下，并在该管路安装一个节流阀，将泄压管连接到油泵的一端取下并用堵头堵住，更换了齿轮箱油泵过滤器的滤芯，目的是为了排除由于齿轮箱滤芯被堵住而影响齿轮箱油的进口压力，检查后没有发现异常。

（八）故障原因

经反复排查，#9、#45机组齿轮箱进口压力低于1.5bar，与电机、油泵、滤芯、旁路油管、主油管、泄压油管、温控阀没有直接关系。

经多方调研及与齿轮箱厂家沟通了解，灌云风电场50台齿轮箱进油口分配器不是由一个厂家提供，部分齿轮箱进油口分配器底部增开了油孔。了解该信息后，挑选了一台压力正常的#36机组和一台压力偏低的#38机组，分别检查齿轮箱进油口分配器开孔情况，发现压力低的#38机组齿轮箱进油口分配器底部增开了油口，#36机组没有开油口（见下图）。将#38机组齿轮箱进油口分配器底部油口封堵后压力恢复正常。

三、方案设计

通过对齿轮箱润滑系统的排查和分析，以及与齿轮箱生产厂家技术人员的沟通和技术论证，对齿轮箱润滑油进口分配器进行改造，从而提高润滑油压，改善轴承润滑效果，降低轴承温度。

改造方案：将齿轮箱进油口分配器底部油口用堵头堵住，改造工艺：用M12×1.5的丝锥对齿轮箱进油口分配器底部Φ10的泄油孔攻丝，攻深20mm，装上一个M12×1.5的丝堵（FDSH-0287），螺栓涂厌氧胶后拧紧。

四、方案实施

拆下齿轮箱进油口分配器上的各路油管，拆下齿轮箱进油口分配器，用M12×1.5的丝锥对齿轮箱进油口分配器底部Φ10的泄油孔攻丝，攻深20mm，清理干净毛刺和铁屑（如下图），在泄油孔上装上一个M12×1.5的丝堵（FDSH-0287），螺栓涂厌氧胶后拧紧，并将滑油分配器回装到原位，拧紧连接螺栓，重新回装油管。

五、改造效果

通过数据对比，27台齿轮箱技改后，齿轮箱油泵出口压力平均上升2.98bar，齿轮箱进口压力平均上升2.2bar。对比情况如下：（1月6日环境温度6℃，平均风速9.7m/s；1月25日环境温度5℃，平均风速9.5m/s；1月30日环境温度4℃，平均风速9.8m/s）。

六、总结

在风速和环境温度相似的情况下，27台齿轮箱进油口分配器改造后，齿轮箱油泵出口压力平均上升2.98bar，齿轮箱进口压力平均上升2.98bar，齿轮箱前轴承温度平均下降7.92度，后轴承温度平均下降5.69度。齿轮箱进口压力上升明显，齿轮箱各轴承得到充分润滑，轴承温度大幅下降，有助于延长齿轮箱使用寿命。

相同类型厂家生产的齿轮箱，如果存在齿轮箱油循环系统的问题，可借鉴以上方法进行检查，解决齿轮箱油压偏低的问题。

参考文献：

[1]电增速齿轮箱安装使用维护说明书_试行2015.

[2]海装2.0MW风力发电机组维护手册第五版.

[3]吴佳梁.风力发电技术与工程应用.