姜岩岩
国电联合动力技术（赤峰）有限公司 内蒙古 赤峰 024000
摘要：近年来，我国的机械工程建设的发展迅速，进入21世纪，能源短缺的问题被各方所密切关注，各国开始对能源的使用从不可再生能源（石油、天然气）逐步转变到可再生的清洁能源（风能、潮汐能、太阳能），对风能的使用是其中不可或缺的一部分，风力发电机组逐步进入大发展时期。但由于前期对风力发电机组技术储备不充分，后续不断暴露出各自不同的问题。其中风电齿轮箱的故障问题尤为突出，各种齿轮箱故障导致的停机损失及高额的运维费用是当前面临的问题。如何去降低运维费用，提高齿轮箱的可靠性？解决这些问题需要齿轮箱厂家、主机厂家、用户之间不断地沟通所存在的故障情况、技术难点和瓶颈，以达到持续优化齿轮箱设计、优化齿轮箱维修，最终降低齿轮箱故障率的最终目的。
关键词：风电齿轮箱；设计技术；分析
引言
对于风电机组中齿轮箱箱体的维修工艺来说，则应结合实际的箱体损坏程度，有效提出具体的维修处理措施，如果维修措施不得当，则会造成箱体难以还原的问题。这里结合自身的风电齿轮箱维修经验，具体就风电齿轮箱维修工艺所涉及到应该注意的问题进行探讨。
1返厂优化维修技术
返厂优化维修技术主要体现在零部件的计算校核、结构优化、应用特种修复技术、应用非标轴承技术等方面。（1）借助齿轮计量仪，三坐标等精密仪器，获取齿轮计量报告及结构件的三坐标报告，采用ISO6336、DIN3990、DIN5480等计算方法对齿轮、花键进行计算分析，同时依据GL以及IEC61400-4等相关标准的最新要求校核齿轮的相关安全系数，优化齿轮参数，提高齿轮的可靠性；通过对轴承静态安全性能、轴承额定寿命、轴承接触应力、轴承安装和运行游隙的计算，全方位对轴承的可靠性进行评估；对齿轮进行齿形修形和齿向修形，以降低弯曲和扭转变形（轴、齿轮、箱体、轴承等部件）、制造和装配误差等因素产生不利的影响；同时对比原回厂齿轮修形，优化齿轮修形参数，提高齿轮的承载能力、改善齿轮箱的运行性能，最终通过加载试验进行齿面接触斑点检查及振动测试，校核优化后的齿轮修形。（2）早期生产的齿轮箱未能全面考虑齿轮箱塔上运维，齿轮箱在返厂维修过程中，需根据塔上运维的需求对其进行结构优化。常见的优化结构维修方向有：增加内窥镜测点、内置润滑油路、调整润滑方式及优化油量、优化冷却效果、优化密封效果等。1）增加内窥镜测点：解决部分齿轮、轴承无法通过内窥镜检查的问题。同时对改动的结构件进行计算分析，保证改后的零部件强度，可增强对齿轮箱内零部件的内窥镜检查能力；2）内置润滑油路：将润滑管路进行内置，避免外部油管因齿轮箱运输、吊装时发生碰撞以及外部管路长久运行下的渗漏油情况，避免漏油风险；3）调整润滑方式及优化油量：调整齿轮、轴承不良的润滑方式及润滑油量，优化油路及油量分配；4）优化冷却效果：解决齿轮箱运行过程中出现油温、轴承温度过高的问题；5）优化密封结构：解决输入端、输出端的漏油问题，同时制定解决方案时需考虑后期可维护性。（3）返厂维修的齿轮箱大部分由于轴承、齿轮及箱体损坏而进行下架维修，根据齿轮箱拆卸后的零件状态，常出现齿轮轴打滑磨损、箱体轴承孔打滑磨损的情况。后市场维修厂家一直思考这些情况：如何可以对这些磨损零件进行修复使用，以减少客户的维修费用？现在，通过特种修复技术和非标轴承的开发应用，大大提升后市场维修的竞争力。激光熔覆技术、冷熔技术、超音速喷涂技术等特种修复技术逐步使用在风电齿轮箱维修中，所有使用的特种修复技术都需要在零件修复后和齿轮箱试验后进行一系列的可靠性验证，保证齿轮箱在特种技术修复后能正常、可靠地运行；另一种非标轴承也逐步应用，通过齿轮箱机型统计，根据不同齿轮箱的轴承使用情况，提前对维修市场进行预估，与轴承厂家商定协议，开发非标轴承。优化返厂维修依据GB/T19073最新的齿轮箱试验要求进行试验，齿轮箱的可靠性试验包括油量分配试验、空载漏油试验、加载试验，所有制造的齿轮箱应遵循一个跑合验收台架试验准则，用以确保齿轮箱具有良好的性能。
对齿轮箱齿面啮合接触斑点检查、清洁度检查、振动测试、噪声测试、热平衡试验以及运行温度、运行压力的测定，最大化模拟齿轮箱实际运行工况，为齿轮箱优化返厂维修把守最后的一关。
2风电齿轮箱维修标准快速判断
对于箱体进行肉眼观察，判断是否存在着变形、裂纹等问题。如果发现，可以进行磁粉探伤，判断裂纹延伸的具体情况。如果存在着局部微小裂纹，可以通过补焊方式来处理，而后进行退火去应力;如果存在着裂纹穿透箱体情况下，则意味着修复失败。可以借助于相同型号的丝锥来进行箱体上的螺纹孔的检查工作，在此基础上进行螺纹规检测，在此过程中应保障止端旋入不应超过两周。要求控制好主轴轴承座孔偏载磨损深度在0．05mm～2mm单位，要求面积占孔壁在85%之下，往往都是通过离子热喷涂或者补焊堆焊的方式，而后在进行机械化加工处理。针对箱体孔存在着拉划伤、挤压伤深度在超过2mm的情况下，或者面积占孔壁的10%以上，这就应该通过镶套修复工艺。特别对于存在着严重磨损变形的情况，则不能修复而直接报废处理。
3大型风电齿轮箱载荷技术分析
3.1?大型风电齿轮箱的载荷谱
大型风电齿轮箱的负荷光谱主要是指风力机在各种运行状况下进行的随机负荷的实测和实时记录。通过改变记录的负荷大小和负荷发生频率，以一种图像或数学公式的方式进行表示，便可以称之为载荷谱，通过对载荷谱进行分析便可以判断风电齿轮箱的强度可靠性及风电齿轮箱在应用中的预期寿命。我国在对齿轮箱承载能力进行计算的过程中，主要采用的kissoft和Romax均为国际通用软件，虽然可以提供较为精准的计算结果，但是却缺少了核心自主的软件，使得在科研领域受制于人。而我国大型风电齿轮箱大多采用一级行星传动和两级平行轴传动结构。目前，对大型风力发电机组齿轮箱的载荷谱进行测量，可以采用计数法、谱分析法等技术进行，通常载荷谱的特征呈现出最大值和最小值不会随着时间的变化而发生变化，技术人员便可以通过载荷谱用于材料疲劳性实验。负载谱反映了叶轮上的疲劳负荷，主要取决于多方面的因素，技术人员需要确定疲劳破坏的主要部位，收集随机数据，通过压缩负载时间的过程来对齿轮箱荷载进行计算和统计，确保载荷谱具备典型性、集中性和概括性，以更好地推断出风电齿轮箱的疲劳寿命。
3.2?大型风电齿轮箱的载荷分类
发电机的发展速度非常慢，因为不能满足要求的旋转速度，必须通过齿轮箱齿轮副来增速，因此，该齿轮箱又称加速箱，根据机器设备的整体布置要求，有时还将与风轮轮毂直接连接的传动轴（通常称为大轴）与齿轮箱合二为一的情况，也有将大轴和齿轮箱分开布置的情况。为改善制动器的制动性能，在齿轮箱的输入或输出端安装制动器，并配合叶尖制动（固定浆距风轮）或变液距制动器，使机器共用制动器驱动系统。
结语
针对目前运行风电齿轮箱种类多、故障类型多、故障频发、损坏程度各不一致的运维现状，提出对风电齿轮箱塔上优化维修和返厂优化维修的方向及方法。根据长时间的风电齿轮箱设计和维修经验，对齿轮箱故障频发点的统计、设计结构的了解，展示出齿轮箱塔上优化维修和返厂优化维修的优势。坚持与时俱进，在实践中开拓创新，推动风电齿轮箱维修向高质量发展转变，持续不断地为世界风电齿轮箱提供更精准、高效的后市场维修服务。
参考文献
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［2］赵洪山，程亮亮．考虑多属性的风电机组齿轮箱状态维修策略［J］．太阳能学报，2016(5)．
［3］陈禹衡．风电机组传动系统维护与故障诊断分析［J］．百科论坛电子杂志，2019(10)．