毕业设计-风力发电机组齿轮箱的故障及其分析.doc

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1、 毕业设计（论 文） 2010 级 风能与动力技术 专业题 目： 风力发电机组齿轮箱的故障及其分析 毕业时间： 学生姓名： X X X 指导教师： X X X 班 级： 10风电（1）班 目 录一、绪论1(一)风力发电机组齿轮箱故障诊断的意义1二、风力发电机组齿轮箱的故障诊断2（一）风力发电机组齿轮箱的常见故障模式及机理分析2（二）齿轮箱典型故障振动特征与诊断策略6（三）针对齿轮箱不同故障的改进措施9三、结论12参考文献:12致 谢13风力发电机组齿轮箱的故障及其分析摘 要:随着全球经济的发展和人口的增长，人类正面临着能源利用和环境保护两方面的压力，能源问题和环境污染日益突出。风能作为一种蕴藏

2、量丰富的自然资源，因其使用便捷、可再生、成本低、无污染等特点，在世界范围内得到了较为广泛的使用和迅速发展。风力发电己成为世界各国更加重视和重点开发的能源之一。随着大型风力发电机组装机容量的增加，其系统结构也日趋复杂，当机组发生故障时，不仅会造成停电，而且会产生严重的安全事故，造成巨大的经济损失。本论文先探讨了课题的实际意义以及风力发电机常见的故障模式，在这个基础上对齿轮箱故障这种常见故障做了详尽的阐述，包括引起故障的原因、如何识别和如何改进设计。通过对常见故障的分析，给风力发电厂技术维护提供故障诊断帮助，同时也给风电设备制造和安装部门提供理论研究依据。关键词:风力发电机;故障模式;齿轮箱;故障

3、诊断一、绪论(一)风力发电机组齿轮箱故障诊断的意义风电对缓解能源供应，改善能源结构、保护环境和电力工业的持续发展意义重大。这些年来，风电机组在我国得到了广泛的安装使用。随着大型风力发电机组装机容量的增加，其系统结构也日趋复杂，风力发电机的故障也成为一个不容忽视的问题。随着风电机组运行时间的加长，目前这些机组陆续出现了故障（包括风轮叶片、变流器、齿轮箱、变桨轴承，发电机、以及偏航系统等都有），导致机组停止运行。当机组发生故障时，不仅会造成停电，而且会产生严重的安全事故。风电机组的部分部件一旦损坏，在风电场无法修复，必须运到专业厂家进行修理。因其维修费用高、周期长、难度大，势必给风电场造成巨大的经

4、济损失，严重影响了风电的经济效益。风电机组的输出功率是波动的，可能影响电网的电能质量，如电压的偏差、电压的波动和闪变、谐波以及周期电压脉动等。当风电机组发生故障时，输往电网的有、无功功率发生波动，且造成电网的谐波污染和电压波动。伴随的危害有照明灯光的闪烁、电视机画面质量下降、电动机转速不均和影响电子仪器、计算机、自动控制设备的正常工作状况等。风电机组的故障也会导致风力发电机从额定出力状态自动退出并网状态，风力发电机组的脱网会导致电网电压的突降，而机端较多的电容补偿高于脱网前风电场的运行电压，引起了电网电压的急剧下降，从而影响接在同一个电网上的其它电气设备的正运行，甚至会影响到整个电网的稳定与安

5、全。风力发电机组因为长期工作在野外、暴晒和雷雨等恶劣环境中，其损坏率高达40-50。同时，由于风力发电设备的维护技术跟不上风力发电的发展速度，一旦其关键零部件(如齿轮、轴承、叶片等)发生故障，将会使设备损坏、发电机停机，带来严重的经济损失。例如,2006年，德国北部奥尔登堡的一台风力发电机的转子叶片被强风刮断,长达10米的沉重碎片飞到20米远的田地里，造成了严重的事故;2007年，荣成市港西镇附近的风力发电机因齿轮油泄漏，导致其周围5.07亩的海参饲养池受到污染，造成海参大量死亡。风机维护主要分为定期检修和日常排故维护两种方式。定期的维护保养可以让设备保持最佳状态，并延长风机的使用寿命，是重要

6、的维护方式。但是定期维修可能存在维修不足、维修过剩的问题。日常排故维护是在风机出现故障时及时去现场进行设备检修，为了避免因故障造成意外停电，还要求维护人员能够实时监测风机的运行状态并预测、诊断故障。随着野外装机规模的不断扩大，风力发电机系统的故障诊断也就显得越来越重要了。风力发电系统主要由将风能转换为机械能的风力机和将机械能转换为电能的发电机两大部分组成，其中发电机是整个系统的核心，直接影响整个系统的性能、效率和供电质量，同时也是系统中易发生故障的部分。由于风力发电机受到的风场切片风复杂多变，且长期工作在野外、暴晒和雷雨等的恶劣环境中，易发生多种机械或电气故障。因此开展对风力发电机故障诊断的研

7、究，及时发现系统的早期故障并进行维修，提高风力发电机组运行的可靠性，对保证风力发电机的正常安全运行具有重大的实际意义。二、风力发电机组齿轮箱的故障诊断（一）风力发电机组齿轮箱的常见故障模式及机理分析风力发电机组中的齿轮箱是一个重要的机械部件，它安装在距地面几十米高架塔之上狭小的机舱内，其主要功能是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速，它的正常运行关系到整机的工作性能。通常风轮的转速很低，远达不到发电机发电所要求的转速，必须通过齿轮箱齿轮的增速作用来实现，故也将齿轮箱称之为增速箱。齿轮箱系统一般包括齿轮、轴承、轴和箱体4部分。其零部件如齿轮、轴和轴承的加工工艺复杂，装配

8、精度高，再加上风力发电机常常在高速重载荷下连续工作，而其状态的好坏往往直接影响到机械设备的正常工作，故对齿轮传动系统进行诊断是故障诊断技术问世以来一直受到人们普遍重视的课题之一。风电技术的快速发展和单机容量的增加，使得风力机的规模越来越大，对其性能的要求也越来越高。随着大重型机组的投入运行，齿轮箱的故障频率也随之增加。据统计，一台风力机故障停机时间的20%是由齿轮箱故障引起的。一旦齿轮箱出现问题，除了高额的维修费用，长时间停机造成的发电量损失也是巨大的。风力发电机组齿轮箱常见故障按发生部位分主要有齿轮损伤，轴承损坏，断轴等。齿轮损伤主要包括：齿面磨损、齿面胶合和擦伤、齿面接触疲劳、弯曲疲劳与断

9、齿。轴承损坏主要包括磨损失效、疲劳失效、腐蚀失效、断裂失效、压痕失效、胶合失效。轴的故障主要有轴弯曲，轴向窜动，轴不对中等。1.齿面磨损齿轮的磨损部位主要是齿的啮合和渐开线工作面以及齿轮两端平面。磨损一般包括四种。第一种是正常的磨损或磨光它是由接触表面上的金属以一定的速率缓慢的损耗，在齿轮的预期寿命内它对正常的使用将不影响。第二种是中度磨损，它可能产生于重负荷的轮齿，是金属的较快的损耗。该种磨损一定产生破坏, 也会降低使用寿命,并可能加大噪音。第三种则是破坏性磨损，它是齿面的损伤、损坏或由于磨损而造成齿廓的变化以至于达到非常严重的程度, 显著的降低齿轮的寿命,平稳性也将受到破坏。第四种是磨料性

10、磨损，它是角于在轮齿的啮合中进入细颗粒而引起损坏。这种颗粒可能是来自铸造后遗留的砂或片落，齿轮箱中未清除的污物, 油中或空气中的杂质以及轮齿表面或轴承剥下的金属颗粒。根据不同的磨损机理，可将齿轮的磨损划分为四个基本类型：磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损。磨粒磨损主要是梨沟和微观切削作用,粘着磨损与表面分子作用力和摩擦热密切相关。疲劳磨损是在循环应力作用下表面疲劳裂纹萌生和扩展的结果,而腐蚀磨损则是由环境介质的化学作用产生。在实际的磨损现象中，通常是几种形式的磨损同时存在，而且一种磨损发生后往往诱发其他形式的磨损。轮齿磨损使齿廓改变，侧隙加大，以至由于齿轮过度减薄导致断齿。2.胶合和擦伤对

11、于重载和高速传动的齿轮，齿面工作区温度很高，一旦出现润滑条件不良，齿面间的油膜便会消失，一个齿面的金属会熔焊在与之啮合的另一个齿面上，在齿面上形成垂直于节线的划痕状胶合。新齿轮未经磨合便投入使用时，常在某一局部产生这种现象，使齿轮擦伤。胶合是相啮合齿面在啮合处的边界膜受到破坏，导致接触齿面金属融焊而撕落齿面上的金属的现象。对于重载和高速齿轮的传动，一旦润滑条件不良，由于齿面工作区温度很高，齿面间的油膜就会受到影响甚至会消失，长时间工作之后，一个齿面的金属会熔焊在与之啮合的另一个齿面上，这样就会在齿面上形成垂直于节线的划痕状胶合。3.接触疲劳与点蚀齿轮在实际啮合过程中，既有相对滚动，又有相对滑动

12、，而且相对滑动的摩擦力在节点两侧的方向相反，从而产生脉动载荷。载荷和脉动力的作用使齿轮表面的深处产生脉动循环变化的剪应力，当这种剪应力超过齿轮材料的疲劳极限时，在接触表面会产生疲劳裂纹，并随着裂纹的扩展，最终导致齿面剥落细小金属片，在齿面上形成小坑，称之为点蚀。当点蚀现象严重时可连成片，形成齿面上金属块剥落。此外，材质不均匀或局部擦伤，也容易在某一齿上首先出现接触疲劳，产生剥落。疲劳裂纹的产生是由于齿轮在实际啮合过程中，既有相对滚动，又有相对滑动，从而产生脉动载荷，进而产生剪应力，这种力使齿轮表面层深处产生脉动循环变化使齿轮表面层深处产生脉动循环变化，当这种剪应力超过齿轮材料的疲劳极限时，接触

13、表面将产生裂纹。在过大的接触剪应力和应力循环次数作用下，轮齿表面或其表层下面产生疲劳裂纹并进一步扩展而造成的齿面损伤，其表现形式有破坏性点蚀、早期点蚀、齿面剥落、和表面压碎等。特别是破坏性点蚀，常在齿轮啮合线部位出现，并且不断扩展，使齿面严重损伤，磨损也会加大，最终导致断齿失效。正确进行选择好材质，齿轮强度设计，选择合适的精度配合，提高安装精度，保证热处理质量，改善润滑条件等，是解决齿面疲劳的根本措施。4.弯曲疲劳与断齿在齿轮运行过程中，承受传动载荷的轮齿如同悬臂梁，其根部受到脉冲循环的弯曲应力作用最大，当这种周期性应力超过齿轮材料的疲劳极限时，会产生根部裂纹，并逐步扩展，当剩余轮齿无法承受载

14、荷时就会发生断齿现象。齿轮由于工作中严重的冲击、偏载以及材质不均匀也可能会引起断齿。根据裂纹扩展的情况和断齿原因。断齿包括过载折断（包括冲击折断）、疲劳折断以及随机断裂等，断齿常由细微裂纹逐步扩展而成。疲劳折断发生从危险截面（如齿根）的疲劳源起始的疲劳裂纹不断扩展，使轮齿剩余截面上的应力超过其极限应力，造成瞬时折断。其根本原因是轮齿在过高的交变应力重复作用，在疲劳折断的处，是贝状纹扩展的出发点并向外辐射。产生的原因有很多，主要是材料选用不当、齿轮精度过低、热处理裂纹、磨削烧伤、齿根应力集中等等。因此在设计时需要考虑传动的动载荷谱，优选齿轮参数，正确选用材料和齿轮精度，充分保证加工精度消除应力集

15、中集中因素等等。过载折断总是由于作用在轮齿上的应力超过其极限应力，导致裂纹迅速扩展，常见的原因有轴承损坏、突然冲击、超载轴弯曲或较大硬物挤入啮合区等。断齿断口有两种形式，一种呈放射状花样的裂纹扩展区，一种是断口处有平整的塑性变形，断口副可以拼合。仔细检查可看到齿面精度太差，材质的缺陷，轮齿根部未作精细处理等。在设计中应采取必要的措施，充分考虑预防过载因素。安装时防止箱体变形，防止硬质异物进入箱体内等等。5.其它故障断轴也是齿轮箱常见的重大故障之一。究其原因是在过载或交变应力的作用下，超出了材料的疲劳极限所致。因而对轴上易产生的应力集中因素要给予高度重视，特别是在不同轴径过渡区要有圆滑的圆弧连接

16、，此处不允许有切削刀具刃尖的痕迹，光洁度要求较高，轴的强度应足够，轴上的键槽、花键等结构也不能过分降低轴的强度。保证相关零件的刚度，防止轴变形，可以提高轴的可靠性。轴承在运转过程中，由于安装、润滑、维护等方面的原因，套圈与滚动体表面之间经受交变负荷的反复作用，而产生裂纹、点蚀、表面剥落等缺陷，使轴承失效，从而使齿轮副和箱体产生损坏。风力发电厂一般处在远离居民住宅的偏僻地区，且风力发电机无外在保护设施。这种特殊的环境对齿轮箱的正常运行具有不良的影响，下面主要从风场气流和温度这两个方面分析环境对故障产生的影响。风场气流的影响：风场气流的不稳定性使得风力发电机组齿轮箱长期处于复杂的交变载荷下工作，由

17、于风速和风向随机变化，导致齿轮箱载荷也随之波动。对于齿轮的啮合表面和轴承的滚动表面，这种交变应力的作用会使其表层材料出现疲劳，然后出现微观裂纹，设备长时间运行会加速裂纹的产生并导致剥落，点蚀、麻点、凹坑等损伤，即为疲劳磨损。同时，交变载荷会引起齿轮箱的微小振动，在微小振动的激励作用下，接触表面互相摩擦，撞击、挤压，会引起表面划伤、咬死等现象。风载荷的大小随机变化，会出现过载荷的循环作用，导致齿轮出现弯曲疲劳而造成断齿，轴承内外环与滚动体接触表面在交变载荷反复作用下出现小裂纹，裂纹逐渐扩大，产生麻点，最后大面积剥落，使齿轮和箱体损坏。在过载或交变应力载荷作用下，易发生断轴故障。当载荷超过应力极限

18、时会出现轮齿因过载而折断的现象，在过高交变应力载荷作用下，出现疲劳折断。气温的影响：季节交替、昼夜温差大的环境中，外界气温会对齿轮箱正常运行带来不利影响。风力发电机组的齿轮箱受润滑不充分、气温低、润滑剂过热提前失效等因素影响，故障率非常高。当气温较低时，齿轮箱润滑油变稠，黏度变低，甚至凝固，齿轮(尤其是采取飞溅润滑的齿轮)润滑不良，会导致齿轮或轴承短时缺乏润滑而出现胶合、点蚀等损坏。而且材料自身在低温下的机械特性会发生变化，即变脆，导致齿轮在运行时出现裂纹而产生破坏。当气温较高时，由于齿轮箱在动力传递的过程中会使油温进一步升高。油温的升高会降低润滑油黏度，使油膜厚度变薄，更容易使油渗入齿面裂纹

19、进行挤压，加速裂纹的扩展，从而导致齿面金属小微粒剥落，即齿面点蚀。当摩擦生热继续增大，齿面工作区温度达到很高，致使齿面间的油膜破裂，造成齿面金属粘连；齿面继续滑动会使较软齿面金属沿滑动方向被撕下，即出现齿面胶合故障。（二）齿轮箱典型故障振动特征与诊断策略随着大批大型风力发电机组的并网发电，大型风力发电机的运行引起了很多新问题，如主轴载荷、叶轮转速和齿轮箱的增速比等。 同时由于载荷的增加不再像小风机那样拆装容易，因此一旦出现故障, 将会对发电造成很大的影响。特别是大型风力发电机造价昂贵，一旦发生严重事故，将会造成巨大的经济损失。齿轮箱中的轴、齿轮和轴承在工作时会产生振动，若发生故障，其振动信号的

20、能量分布就会发生变化，振动信号是齿轮箱故障特征的载体。通过对振动信号的采集分析，可以确定故障的准确位置，大大减少风力发电机的维护成本。对齿轮箱和主轴信号的采集是通过振动传感器来实现的。在风力发电机正常运行时进行信号采集，将采集到的信号处理保存，在某一次风力发电机运行异常时对信号进行采集。通过对正常运行和异常运行时的频谱进行对比，找出发生故障频谱的变化情况。通过对频谱变化的归类进行总结来确定故障发生的部位，实现对风力发电机运行的实时监控，以避免严重的故障产生。在风力发电机的齿轮箱和主轴的适当位置放置振动传感器。对具有故障的齿轮箱振动信号进行时域和频域分析，在分析中除了传统的频谱分析外，还采用细化

21、谱及解调谱分析方法，并与正常状态下的振动信号进行比较，从而提取该故障的特征。根据其故障信号的特征、提出行之有效的诊断方法。风力发电机的信号采集系统主要包括振动传感器、信号调理及A/D转换电路、无线信号发射模块、无线信号接收模块及PC机。信号采集框图如下图3.1所示。无线信号接收模块PC机振动传感器信号调理及A/D转换电路无线信号发射模块图3.1 齿轮箱信号采集框图通过振动传感器采集风力发电机组的振动信号，将采集的信号转换为电压信号。A/D转换电路将模拟信号转换成数字信号，将数字信号通过无线信号传输模块发射出去。通过无线信号接收模块将信号接收，然后传给PC机，完成整个信号的采集。1.齿形误差齿形

22、误差时，频谱产生以啮合频率及其高次谐波为载波频率，齿轮所在轴转频与其倍频为调制频率的啮合频率上出现调制现象，谱图上在啮合频率及其倍频附近产生幅值小且稀疏的边频带；解调谱上出现转频阶数较少，一般以一阶为主。而当齿形误差严重时，由于激振能量较大，产生以齿轮各阶固有频率为载波频率，齿轮所在轴转频与其倍频为调制频率的齿轮共振频率上出现调制现象。振动能量有一定程度的增大。2.齿轮磨损因为无冲击振动信号产生，所以不会出现明显的调制现象。齿轮的啮合频率及其谐波的幅值明显增大。如果为不均匀磨损，会产生以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的调制现象，但幅值较小。3.断齿断齿故障时，

23、表现为幅值很大的冲击型振动，出现以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，故障齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的调制现象，调制边频带宽而高。也出现以齿轮各阶固有频率及其谐波为载波频率，故障齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的调制现象，调制边频带宽而高；振动能量有较大增加。4.箱体共振出现箱体共振时，对于薄板结构，齿轮箱的一阶固有频率占主导地位，其他频率成分较少，振动能量有很大的增加。出现以箱体、齿轮固有频率和齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，故障齿轮或轴所在轴转频及其倍频为调制频率的调制现象；齿轮啮合频率及其谐波幅值明显增大，振动能量有很大的增加。5.轴不对中轴不对中时，会出现以齿轮啮合频率及其谐波为载波

24、频率，齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的调制现象；齿轮啮合频率及其谐波幅值增大；振动能量有一定程度的增大。6.轴轻度弯曲轴轻度弯曲时，会出现以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，故障齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的调制现象，但调制边频带窄而稀；如果轴上有多对齿轮啮合，则会出现多对齿轮啮合调制；轴向振动能量有较大的增加。7.轴严重弯曲轴严重弯曲时，齿轮啮合过程中会有连续多次的冲击振动，当冲击能量很大时会激励起箱体的固有频率振动；出现以齿轮啮合频率及其谐波、齿轮固有频率、箱体固有频率为载波频率，齿轮所在轴转频为调制频率的调制现象，边频带较宽；如果轴上有多对齿轮啮合，则会出现多对齿轮啮合调制；轴向振动

25、能量增加。8.轴向窜动当轴上有两个方向相反的斜齿轮同时参与啮合时，可能发生轴箱窜动现象。其中齿数较多的齿轮啮合频率的幅值大幅度增加，振动能量有较大的增加。9.轴有严重的不平衡轴严重不平衡时，会出现以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率，故障齿轮所在轴转频及其倍频为调制频率的啮合频率调制，但边频带较少且稀；故障轴的转频成分有较大的增加；轴向振动能量有较大的增加。10.轴承疲劳剥落和点蚀在齿轮箱中，一般滚动轴承内圈与轴过盈配合，即轴与内圈紧密牢固地连为一体，要激起固有频率需要较大能量。外圈与箱体轴承座也是过盈配合，但与内圈相比要松得多。且外圈在工作中一直受到滚动体对其较大的压力，当轴承出现剥落故障并运行

26、一段时间后，外圈与轴承座之间基本完全松动，由于外圈松动且质量较轻，轴承元件出现故障时，振动能量通过滚动体传到外圈上，激起外圈固有频率。齿轮箱中故障轴承的载波频率一般为外圈的各阶固有频率，调制频率为产生剥落元件的通过频率。齿轮箱故障诊断应用的信号处理方法有时域分析和频域分析两个方面。时域分析常用统计值有均值、均方值、方差、均方根值、均方幅值、峭度和峰值指标等。频域分析包括频谱、细化谱和解调谱分析。由于振动信号的时域均方值反映了平均振动能量，时域峰值、峭度和峰值指标在一定程度上反映出振动信号是否含有冲击成分，而包络时域均方值可直接反映出振动信号包络大小，峰值、峭度和峰值指标则可直接反映出振动冲击信

27、号的尖锐程度，所以在时域一般选用这四个特征值作为诊断参量。在齿轮箱故障诊断中频谱主要用于分析振动加速度信号中齿轮啮合频率和轴承内、外环固有频率等中高频成分；细化谱主要用于分析振动速度信号中各轴转频和轴承各组件通过频率等低频成分；解调谱主要用于分析振动加速度信号中各轴转频和轴承各组件通过频率等低频成分。（三）针对齿轮箱不同故障的改进措施风力发电机工作过程中，由于齿轮箱本身制造不良、操作维护不善等，均可能导致齿轮产生故障，会给风电场造成巨大的经济损失，严重影响风电的经济效益。因此，必须对各种故障进行分析并给出相应的改进措施，来确保风力发电机安全、可靠、稳定的工作。1.齿轮损坏齿轮箱故障中，齿轮故障

28、比例最大。齿轮损伤有齿轮折断、齿面损伤两种形式。齿轮折断是由于设计的应力小于作用在齿轮上的极限应力，或齿轮承受过高的交变载荷，设计疲劳载荷不足。由于齿面承受过大的接触剪应力、应力循环次数、润滑不良、热处理和安装调试等原因，齿面容易发生包括胶合、点蚀、齿面剥落、表面压碎等损伤。由于风载的不稳定性，无法通过经验得到正确的载荷数值，齿轮箱设计时要选择合理的载荷应用系数，充分考虑预防过载因素和载荷动载荷谱，正确选择齿轮参数、材料和齿轮精度；保证加工精度，消除应力集中；安装时充分清洁，防止异物进入箱体，并按规范运行、维护。故障发生后，应根据实际情况分析故障原因。2.轴承损坏 轴承是齿轮箱的重要部件。由于

29、安装、润滑、污染和轴承疲劳等因素，造成轴承产生点蚀、裂纹、表面剥落等而失效，从而使齿轮箱产生损坏。齿轮箱设计时应充分考虑轴承载荷，选择合理的安全余量，正确选择轴承类型，保证轴承润滑，规范安装，并且加强对轴承运行状态的监控。如有异常及时停机，避免由于轴承的损坏而对齿轮箱造成灾难性的破坏。3.齿轮油泵过载齿轮油泵过载通常发生在北方寒带风电场。在冬季低温环境下，当风电机组由于各种原因长期停机后，齿轮箱内油温较低，齿轮箱润滑油粘度较高，造成油泵启动时负载较重，从而导致油泵电机过载。润滑油温度过低，粘度过大时，应在待机状态下，启动加热器，将油温加热至正常温度，再开机运行。盲目开机会造成齿轮油泵损坏。 油

30、泵过载另外的原因是，油泵密封老化，润滑油进入油泵内而造成油泵过载。这种情况应该更换油封，清洗油泵，油泵干燥后方可恢复运行。4.齿轮箱油温过高 最新国家标准规定齿轮箱油温不能超过85，造成齿轮箱油温过高的有以下几种因素：润滑不充分、传动部件存在卡滞现象、机组振动过大、温度传感器故障等。正常情况下，齿轮箱不会出现油温过高现象，若齿轮箱出现异常高温现象，需仔细分析，判断发生故障的原因。首先应检查润滑油供应是否充分。再次检查齿轮啮合情况，有无金属杂质，传动部件有无卡滞现象，再次检查机组的振动情况和温度传感器是否正常工作。如果是因为机组长时间满发而导致的温度过高，不可盲目开机，应在机组油温恢复正常值后开

31、机运行。5.齿轮油位低齿轮油位低是由于油位低于下限，可能的故障原因有：冬季长时间停机后油温度降低，油位开关因为齿轮油粘度太高而动作迟缓，产生误报；传感器损坏不能正确报警；齿轮箱运转前的静止油位与动态油位相差太大，动态油位偏低，不能正常报警。风电机组发生该故障后，运行人员应及时到现场检查齿轮油位，必要时测试传感器功能。此类故障应根据实际情况作出正确的判断，以免造成不必要的重大损失。6.齿轮箱漏油齿轮箱的接口端和管接头处由于密封结构的设计不合理或者密封质量问题，均有可能导致漏油，同时漏油处也容易造成外部灰尘进入箱体而污染润滑油。 7.润滑油压力低齿轮箱强制润滑系统工作压力低于正常值而导致压力开关动

32、作；也可能是由油管或过滤器不通畅或油压传感器电路故障及油泵磨损严重导致的。出现该故障时，就需要在压力试验台上重新调定压力开关动作值。油压传感器故障应先排除；油泵的严重磨损必须更换新油泵；找出不通畅油管或过滤器进行清洗。目前来看，齿轮箱漏油问题基本是属于设计缺陷。设计时应仔细考虑密封结构，严格控制密封件的质量，规范安装，防止安装时划伤密封件。一旦现场发生漏油事故，应根据实际结构，分析问题所在，采取切实可行方案，并检测润滑油有无受到污染。随着国内风电行业的迅速发展，风电机组齿轮箱质量已比较可靠，国内主要齿轮箱生产厂家已较好地掌握了设计核心技术，具备独立设计研发的能力。在设计平台方面，采用UG、So

33、lidworks和Proe等设计软件进行三维造型， ANSYS、ADAMS等软件做结构分析，Romax、Smart和Kissoft软件做系统分析等，为风电齿轮箱设计提供了强大的技术支撑和保障。通过合理分析齿轮箱载荷，选择合适齿轮参数与轴承，加强齿轮箱各个部件的加工与装配，并且按照规范做好日常维护和定期的维护保养，上述的故障形式出现的频率就会越来越少，风电齿轮箱就完全可以在高山、荒野、海滩、海岛等恶劣的自然环境中稳定可靠的运行。三、结论本文对风力发电机组齿轮箱的故障作了简要的分析，但是随着风电装机容量的增加，以及设备运行时间越来越长，风场环境中的风力发电机出现的故障模式也会相对增多。因此，开展对

34、风力发电机组故障诊断的研究具有重大意义。通过频谱分析对比可以找出齿轮箱故障。由于齿轮箱的结构复杂，工作环境一般比较恶劣,各种干扰较大，涉及问题较多，齿轮箱典型故障的提取是一项难度较大的工作，还需要进一步研究。风力发电机工作在野外，工作环境非常恶劣，发生故障的位置比较复杂，同时发生故障的几率也比较大，因此有必要对风力发电机采取多种诊断方法，对风力发电机的各个部位及周围的环境进行实时监测，以便及时发现风力发电机运行时的故障，避免造成巨大的经济损失。 参考文献:1风力发电机组安装运行维护M/任清晨主编.北京:机械工业出版社,20104.（20117重印）2风力发电机组控制技术M/霍志红,郑源，左潞，

35、张德虎编著北京：中国水利水电出版社，20105.3风力发电场建设M/张俊研，李玉军，张振伟主编.天津：天津大学出版社，20111. 致 谢本论文是在指导老师赵玉丽师的悉心指导和亲切关怀下完成的。从课题的选定、工作的实施到论文的撰写和修改，无不渗透着赵老师的关爱。在整个设计过程中，赵老师给予我很多宝贵的建议，帮助我建立了正确的设计思想，保证了设计工作的顺利完成。我从她那里学到的不仅仅是学术方面的知识，更重要的是严谨的治学态度和精益求精的工作作风。在此，谨向赵老师致以崇高的敬意和衷心的感谢！ 感谢新能源、机电工程学院的各位老师，正是因为您们一丝不苟、任劳任怨的教学，我们才能具有扎实的基本功来进行设计工作，谢谢您们！13