风电齿轮箱故障诊断实例分析肖洪波，刘松松(沈阳鼓风机集团风电冇限公司，沈阳110869)摘耍：介绍了以齿轮箱振动分析为主要手段的风电齿轮箱故障诊断方法，并通过齿面接触磨损分析和齿轮箱润滑汕液分析等辅助手段，对风电齿轮箱的故障点进行分析诊断。并以某风电厂凍台风力发电机组的齿轮箱故障诊断为例，对风电齿轮箱故障诊断方法进行实例分析。关键词：风电齿轮箱；振动分析；故障诊断中图分类号：TH132.41文献标志码：A文章编号：1002—2333(2014)04-0152-040引言风力发电机组多安装在环境恶劣的高山、荒野、海滩等风资源较优地区，常年经受无规律的变负荷变向风力作用、阵风的冲击，以及严寒酷暑、盐雾等的影响，致使风力发电机组经常出现故障。风电机纽•的常见故障类型包括电气系统故障、传感器和叶片/变桨装置故障、齿轮箱故障等。据统计，我国风场齿轮箱损坏率高达40%〜50%,是机组中故障率最岛的部件，也是引起风电机组停机的最主要原因⑴，因此,在齿轮箱故障早期进行齿轮箱状态检测，并以此进行故障诊断和分析，可以在早期对故障进行有效诊断，有利丁•减少维修时间和降低由于齿轮箱故障引起的经济损失，对提高风电场的经济效益和安全性具有重大意义。1齿轮箱故障诊断的一般方法以机械故障诊断的测试手段來分类，主耍的故障诊断方法冇直接观察法、振动和噪声检测法、无损检测法、磨损残余物检测法、机械性能参数检测法等。其中最常用的是振动检测法2。我们在实例分析齿轮箱故障时使用的齿轮箱故障诊断方法是以振动检测为主，辅助以直接观察法和磨损残余物检测法。1.1齿轮箱故障分析内容一般情况下，对齿轮箱故障分析主要从以下几个方面开展：1)振动分析；2)齿面接触瞎损分析；3)齿轮箱润滑油液分析。1.2齿轮箱振动检测点布置在风电场现场对齿轮箱进行故障诊断时，通常按图1位置布置高速采集振动传感器。2实例分析以某风电场某台风电机组的齿轮箱故障诊断为例，介绍风电齿轮箱的故障诊断方法。2.1振动分析2.1.1振动测点分布与女装依据齿轮箱结构，现场女装高速采集测点的传感器。具体安装位置见图2。2.1.2振动数据分析表1为现场窩速采集的各测点振动数据的加速度冇效值和峭度指标。黑色字体数据为正常指标，灰色字体数农1振动检测数拯测点项目100r/min500r/min1000r/min1200r/min加截200kW空转空转空转扭矩臂轴向有效值(/m-s2)0.14392.702310.814512.4171第度7.71913.36593.52813.1719一级齿圈径向有效值(/m-s2)峭度0.23612.56050.23742.55200.24562.49050.25042.4587有效(/m-s2)峭度高速轴径向0.02684.05230.31583.39455.94276.319711.081333.8958高速轴轴向有效他(/ns®0.23617.343428.135630.1328蜡度2.56053.80153.00742.8851发电机驱动端径向有效值(/m-s2)峭度0.12923.75182.13593.89643.67913.00944.600037.4054发电机驱动端径向测点扭矩腎轴向测点v向测点图1振动传感器布置图uljpeuveu=o寸-0c466H・sfV爲皆寸02qlsiM-NgL为不正滋指标。从表上的数值來看，一级齿圈径向没有问题，其他测点红色指标过多，需要进一步分析排除。扭矩慘轴向、高速轴径向和发电机驱动端径向在100r/min下的山肖度均超标(>3.5)。而从时域波形可以观察到三者Z间具有非常明显的“节律”同步性，由于3个测点跨距较大，相互影响可能性小，因此可以判定这种同步性是由相同的外部因索造成的，造成这种冲击变动的原因就是变化的风载。而扭矩臂轴向和高速轴径向的殆度耍大很多的原因是在其时域曲线上可以看到异常的突发性的短时冲击，徃剔除这些阵风造成的冲击点数据后，三者峭度值棊本相同，如图3所示。如图4所示，扭矩臂轴向和高速轴径向在55s左右受阵风影响振动值偏人，而峭度对冲击性十分敏感，因080.70.60102030405060708090100时间/s图4100r/min扭矩恃轴向和高速轴径向振动■仍以,违也UAL)UAMUAtUArHzvi也妙〈勺迄如I此，这两个点的悄度值比较大，在剔除这些冲击点后的正常振动部分悄度与发电机悄度基木相同，因此，100r/min的儿个异常参数并非齿轮箱木身的故障异常所致。如图5,发电机驱动端轴向在1200r/min悄度大，从时域波形來看，也是单一大幅值冲击所造成，如果是驱动端轴承自身出现故障，...