風電機組齒輪箱的故障及其解決方案

風能是儲量巨大的自然能源，它安全、清潔，并且源源不絕。利用風力發電已成為可再生能源的重要手段，受到世界各國的高度重視。目前國內主流風力發電機組主要分為雙饋和直驅兩種類型，齒輪箱是雙饋型機組的關鍵部件，也是發生故障頻率較高的部件。下文簡述風電機組齒輪箱常見故障及其解決方案。
　　國內齒輪箱質量問題統計，常見故障有輪齒損傷、軸承損壞、齒輪油泵過載、齒箱油溫高、油位低、漏油等。
　　下圖為風電機組故障失效比例和齒箱故障比例。

1. 齒輪輪齒損傷
　　由上圖可知，齒箱故障中，輪齒故障比例最大。輪齒損傷有輪齒折斷、齒面損傷兩種形式。輪齒折斷是由于設計的應力小于作用在輪齒上的極限應力，或齒輪承受過高的交變載荷，設計疲勞載荷不足。由于齒面承受過大的接觸剪應力、應力循環次數、潤滑不良、熱處理和安裝調試等原因，齒面容易發生包括膠合、點蝕、齒面剝落、表面壓碎等損傷。下圖為風電齒輪箱齒面損傷和輪齒折斷照片。
　　由于風載的不穩定性，無法通過經驗得到正確的載荷數值，齒輪箱設計時要選擇合理的載荷應用系數，充分考慮預防過載因素和載荷動載荷譜，正確選擇齒輪參數、材料和齒輪精度；保證加工精度，消除應力集中；安裝時充分清潔，防止異物進入箱體，并按規范運行、維護。故障發生后，應根據實際情況分析故障原因。
　　2. 軸承損壞
　　軸承是齒輪箱的重要部件。由于安裝、潤滑、污染和軸承疲勞等因素，造成軸承產生點蝕、裂紋、表面剝落等而失效，從而使齒輪箱產生損壞。下圖為某風場空心軸端軸承損壞圖片。
　　齒輪箱設計時應充分考慮軸承載荷，選擇合理的安全余量，正確選擇軸承類型，保證軸承潤滑，規范安裝，并且加強對軸承運行狀態的監控。如有異常及時停機，避免由于軸承的損壞而對齒輪箱造成災難性的破壞。
　　3. 齒輪油泵過載