風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航減速器小齒輪斷裂分析

　　3.2 裝配原因分析
　　在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中偏航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造時(shí)，為確保減速器輸出齒輪與齒圈間能保持合理的齒隙，降低齒圈與機(jī)架上減速器安裝中心之間的制造難度，通常需要將減速器輸出齒輪的中心與安裝止口的中心之間做成偏心的形式?？梢酝ㄟ^偏心，來調(diào)整減速器輸出小齒輪與偏航軸承外圈大齒輪的嚙合間隙。下面分析影響側(cè)隙的因素。
　　3.2.1 嚙合齒輪的中心距變化。
　　在實(shí)際加工制造過程中，造成兩個(gè)齒輪回轉(zhuǎn)中心分離或靠近，使得兩個(gè)齒輪的中心距發(fā)生改變。在此種情況下，嚙合節(jié)圓的直徑發(fā)生改變，從而使得兩個(gè)齒輪的齒側(cè)隙發(fā)生改變。為保持齒輪中心距發(fā)生改變時(shí)，仍能保證齒輪之間的嚙合間隙，需要將實(shí)際的中心距調(diào)整到理論中心距。
　　3.2.2 齒圈齒厚的變化。
　　由于加工誤差的存在，齒圈的齒厚存在誤差，在中心距不改變的情況下，齒輪的嚙合間隙也會(huì)發(fā)生變化，因此為保證側(cè)隙的要求值，需要通過偏心來調(diào)整。
　　偏航大齒輪與小齒輪之間的側(cè)隙是靠減速器輸出齒輪的中心與安裝止口的中心之間的偏心量來調(diào)節(jié)的。但由于安裝減速器的螺栓孔是等分的，調(diào)整偏心量實(shí)際上是不連續(xù)的，而是離散性的，所以同一臺(tái)機(jī)組的若干個(gè)偏航齒輪嚙合的間隙不可能相同，若出現(xiàn)側(cè)隙相差較大的情況，各個(gè)偏航小齒輪受載不同，也容易引起斷齒。
　　安裝減速器的工藝規(guī)定：找到偏航軸承齒頂圓的最大標(biāo)記處，在該處調(diào)整齒側(cè)間隙，在齒輪上下兩處用壓鉛絲法，測(cè)量齒側(cè)嚙合的間隙值為0.4 ～ 0.8mm( 雙邊)。上間隙比下間隙大0.05 ～ 0.1mm。保證大齒圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周，檢查大、小齒輪嚙合情況。而從斷裂的部分小齒輪來看，起裂位置位于齒根部，斷裂部位位于齒的上半部分，斷裂部位齒面積小于整個(gè)齒面的1/2，明顯是受載不均引起的斷裂。安裝過程中未完全按照安裝工藝進(jìn)行，使得齒輪嚙合的上間隙較小，完全受載，引起齒輪斷裂。
　　3.3 沖擊載荷的分析
　　偏航減速器只能作為傳動(dòng)部件，不能作為主要的制動(dòng)部件，正常工作下偏航制動(dòng)器必須對(duì)機(jī)艙進(jìn)行制動(dòng)，保證偏航減速器不受風(fēng)載的沖擊。機(jī)組偏航時(shí)，必須保證制動(dòng)器有偏航余壓，確保機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定。而檢查偏航減速器損壞時(shí)的偏航余壓，部分機(jī)組余壓有小幅下降，甚至有的為0bar（正常為25bar）。偏航減速器在偏航運(yùn)行時(shí)頻繁受到風(fēng)載的沖擊，導(dǎo)致減速器小齒輪不斷受到?jīng)_擊，最終斷裂。制動(dòng)壓力和偏航余壓不滿足設(shè)計(jì)要求是偏航減速器小齒輪失效的另一原因。
　　甚至有些項(xiàng)目位于臺(tái)風(fēng)多發(fā)地區(qū)，瞬時(shí)風(fēng)速大，沖擊載荷加速了齒輪的疲勞損傷，同時(shí)臺(tái)風(fēng)湍流強(qiáng)度大，使部分偏航減速器小齒輪在早期已出現(xiàn)疲勞損傷源，長(zhǎng)期運(yùn)行后，再經(jīng)過多次大風(fēng)天氣的沖擊，逐漸出現(xiàn)裂痕，在大風(fēng)期間偏航時(shí)發(fā)生斷裂。
　　3.4 低溫原因的分析
　　小齒輪在冬末春初的季節(jié)斷裂所占比例大，這跟低溫有必然的聯(lián)系。
　　3.4.1 由于低溫造成減速器的潤(rùn)滑油粘度增大及偏航軸承潤(rùn)滑脂的變硬，大大增加了偏航系統(tǒng)的阻力，使啟動(dòng)力矩變大，增加了齒輪傳動(dòng)的載荷。
　　3.4.2 日夜溫差大也使材料脆性增加，這也就是偏航小齒更容易在冬末春初季節(jié)斷裂。
　　3.5 解決措施
　　3.5.1 在設(shè)計(jì)中可以對(duì)齒輪進(jìn)行修形設(shè)計(jì)，保證齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)和受載均勻。
　　3.5.2 安裝時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照安裝工藝進(jìn)行，保證齒輪嚙合間隙在要求范圍內(nèi)，在機(jī)組并網(wǎng)調(diào)試中需再次進(jìn)行齒輪嚙合間隙的測(cè)量，保證齒輪受載的均勻。
　　3.5.3 應(yīng)嚴(yán)格按照材料熱加工工藝對(duì)材料進(jìn)行熱處理，加強(qiáng)對(duì)材料質(zhì)量的檢驗(yàn)，首先材料要到達(dá)設(shè)計(jì)的要求。
　　3.5.4 低溫環(huán)境更容易造成減速器小齒輪的斷裂，因此設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮低溫對(duì)材料、潤(rùn)滑油等的影響。
　　4. 結(jié)束語
　　國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組技術(shù)逐漸趨于成熟，設(shè)計(jì)水平也不斷再提高。但還是存在一些問題，我們要注視出現(xiàn)的問題，從中吸取更多的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為以后優(yōu)化設(shè)計(jì)提供寶貴的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)。