风电齿轮箱操作手册

1.5MW风电齿轮箱操作维护手册大连重工起重集团通用减速机厂目录1.用途与结构22.辅助装置33.性能参数64.安装85.运行前的准备工作96.起动107.运行118.常见故障原因分析与处理方法139.维护1510.运输、储存1611.安全防护1712.易损件明细1813.附件 1润滑系统14.附件 2恒温开关15.附件 3电阻温度计16.附件 4加热器1. 用途与结构该齿轮箱用于PWE1570/1577型风力发电机，其用途是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机， 并通过齿轮箱齿轮副的增速作用使输出轴的转速提高到发电机发电所需的转速。齿轮箱由两级行星和一级平行轴传动以及辅助装置组成。 为了传动平稳和提高承载能力，齿轮采用斜齿并精密修形，外齿轮材料为渗碳合金钢，内齿轮为合金钢，一级行星架采用高合金铸钢材料，二级行星架和箱体采用高强度抗低温球墨铸铁。主轴内置于增速机，与第一级行星架过盈连接。齿轮箱通过弹性减震装置安装在主机架上。齿轮箱的轴向空心孔用于安装控制回路电缆。具体结构见图1。图 12 辅助装置2.1 润滑供油系统：润滑供油系统由泵 - 电机组、过滤器、 阀及管路等组成，用于润滑系统所需的压力和流量，并控制系统的清洁度。其工作原理见图 2。油泵上的安全阀设定压力为10bar, 以防止压力过高损坏系统元件。当润滑油温度低或当过滤器滤芯压差大于4bar 时，滤芯上的单向阀打开， 液压油只经过50的粗过滤； 当温度逐渐升高，滤芯压差低于4bar 时，液压油经过10和 50两级过滤。无论何种情况，未经过滤的液压油决不允许进入齿轮箱内各润滑部位。当油池温度低于30C时，过滤器的压差发讯器报警信号无效；而当油池温度超过30C时，当压差达到 3bar 时，此时报警信号才有效，必须在两天内更换清洁的滤芯。图 22.2风冷却器：用于冷却齿轮箱的润滑油。该风冷却器由电机、高性能轴向风扇、散热片和温控阀、旁通阀组成。其工作原理见图2，即当齿轮箱的油温达到55时， 温控阀关闭， 风冷却器开始自动工作，润滑油经风冷却器冷却后再进到齿轮箱进行强制润滑；当油池温度降到45时，风扇冷却器自动停止工作，润滑油直接经温控阀进到齿轮箱进行强制润滑。当冷却器的压差达到6bar 时，旁通阀开启，润滑油不经冷却器而直接进到齿轮箱。2.3加热器及温度开关：齿轮箱共设有六个加热器接口，通常安装使用三个加热器，另外三个备用。在北方严寒的冬天，可适当增加安装加热器的个数。控制加热器工作的温度开关（电阻温度计PT100）位于输出箱体的下部。当油池温度低于5时，加热器开始工作；当油池温度高于或等于 10时，加热器停止工作。2.4液位传感器：齿轮箱输出端装有一个和一个圆形油标，可通过其观察油位。设计要求的油位：安装后静止状态下，液面距齿轮箱输出端中心 170-180mm。对应 170mm和 180mm，液位传感器上有两条刻线， 见图 3。2.5电阻温度计 PT100:增速机的输出端安装三个PT100电阻温度计，一个监测齿轮箱油池温度，来控制加热器的开启和关闭。另外两个监测输出轴上两个轴承的温度，当轴承温度高于或等于90C时，降功率运行即负载能力下降到额定负荷的25 % ；当轴承温度高于或等于95C时，齿轮箱停机。2.6恒温开关：该温控开关位于输出箱体的下部，用于监测齿轮箱油池的最高温度。 温控开关设定在80，如果达到预定的温度，齿轮箱停机。2.7压力继电器：在润滑系统油路中设有压力继电器，用于监测润滑系统的工作压力， 压力发讯值可设定， 设定为 0.8 10bar。 油压小于 0.8, 会造成齿轮箱润滑不足，报告有故障，齿轮箱停机。图 32.8风轮锁：大于七天时间的长期停机或风速超过20m/s，要用风轮锁锁定风轮，以避免损坏增速机。另外对系统进行检修时，也要用风轮锁锁定风轮，确保安全。3. 性能参数3.1功率、公称转速和扭矩风电机型号 / 齿轮PWE1577/PPSC1280PWE1570/PPSC1281箱型号速比104.12590.038增速机输入功率1700 KW1700 KW发电机输出功率1500 KW1500 KW主轴转速17.4 r/min20.1 r/min高速轴转速1810 r/min1810 r/min主轴额定扭矩933897 Nm933897 Nm最大制动力矩26907 Nm26907 Nm使用系数1.31.33.2 输出端的极限扭矩最大扭矩25.5 kNm最大径向力77.3 kN最大扭矩持续时间13 秒最大扭矩发生频率3 次/ 年3.3齿轮箱润滑油润滑油类型美孚合成油润滑方式强制为主、油浴为辅油清洁等级ISO440619/17/14粘度等级ISO VG 320型号Mobil SHC XMP 320油量600 L( 仅供参考 ) ，以油位为准3.4 润滑供油系统油泵技术参数低速级额定转速710 r/min53 l/min额定流量高速级额定转速1450 r/min额定流量105 l/min低速级切换成高速级的控制温度40高速级切换成低速级的控制温度35油泵开始工作油池最低温度0油泵停止工作油池最高温度803.5 尺寸和重量齿轮箱外形尺寸 （长宽高）369819841684 (mm)齿轮箱重量23500 Kg3.6 螺栓的预紧力矩M12M12M16M16M20M24M24M30M36规格8.810.98.810.910.98.810.910.98.8力矩7510718023052062089017502150(N.M)所给定的预紧力矩是在零件把合表面去除油污条件下3.7 电气元件规格参数元件名称规格和型号加热器G2600lg温度开关KPS 80电阻温度计3PT100 3 电线油位传感器FSK-176-2.4/0/12/S0714. 安装4.1齿轮箱要由具有齿轮箱安装经验的工人技师正确安装。4.2齿轮箱通过夹紧法兰和楔块被固定到主机架上。在齿轮箱与夹紧法兰、齿轮箱与主机架之间均有减噪板弹簧。齿轮箱与水平轴倾斜4.5 安装，输出端向下倾斜。必须保证齿轮箱牢固装在机架上，传递到机架上的所有力能被有效地吸收。扭矩必须均匀地分配在箱体法兰的两个楔形切口处。4.3依靠过盈与齿轮箱输出轴联接的联轴器或制动器，装配前应先加热联轴器或制动器后再装到齿轮箱输出轴上，严禁敲打安装，齿轮箱输出轴与发电机输入轴的同轴度误差控制在0.05- 0.1mm内。4.4装在齿轮箱驱动端上的部件（滑环装置）要按厂家的说明书正确安装，不得敲击齿轮箱。4.5风轮锁紧机构的联结板与齿轮箱法兰轴要采用冷装，即用液态氮冷冻圆柱销约 60分钟，然后测量其直径尺寸，尺寸合格后将其装入联结板和法兰轴，严禁敲击齿轮箱。4.6冷却器与出入口软管、润滑系统（含吸油管）与齿轮箱、溢流软管与齿轮箱的连接要由装配管工专业人员正确装配，用胶密封的部位要均匀涂抹密封胶， 法兰连接螺栓要用力矩扳手按规定力矩紧固，以免泄漏。4.7安装电阻温度计时，注意O型密封环不得缺失，以免泄漏。4.8为了总装，已交付齿轮箱的某些零部件不得不拆卸下来，如润滑系统等，一定要作好配对标记，不得混淆。重新装配时，如有疑难问题，可咨询齿轮箱厂或齿轮箱厂给予指导，以保证正确安装。5. 运行前的准备工作5.1推荐使用 Mobil SHC XMP 320润滑油，或与其相近的具有抗老化、抗腐蚀和抗磨损性能的其他品牌合成润滑油。油清洁度等级为 ISO 4406 规定的 19/17/14 。 另外要避免所选的润滑油与齿轮箱的内腔涂层发生冲突。（齿轮机体内腔涂层材料为海虹老人牌 85671白色环氧树脂漆）5.2给齿轮箱注入润滑油并检查液位计取下注油螺塞或视孔盖（一定要注意清洁）。在注油口插入装有精滤器的注油漏斗。搅动润滑油。将齿轮箱注油到要求的油位上限， 即液面距齿轮箱输出端中心 170mm 或液位计的下刻线（静止状态） ，检查液位计所显示的液面高度是否符合实际。重新装入注油螺塞或盖上视孔盖，切记装入密封垫片。5.3检测加热器及各温度传感器及压力继电器的功能，并检查密封性能。5.4检查润滑供油系统油池温度低于5 C时，启动加热器。运行润滑供油系统，需要油温至少大于0。启动油泵电机组低速级运行，油压应该在几秒钟内升高到至0.8bar 。当油温大于 40C时供油系统必须切换到高速级，油压应该在几秒钟内升高到至少 2 bar 。但是如果在低速级时油压达到 0.8 bar 所需时间或者在高速级时油压达到 2.0 bar 所需时间超过 20秒，就必须关闭供油装置，这说明发生了故障。原因可能是油泵无油运行等，需要对泵注油。5.5检查风冷却器启动前先确认电机的转向，从电动机的风扇端看，其旋转方向应为顺时针方向，严禁反转。6. 起动T油 润滑油池温度；T轴承 轴承温度。6.1低温启动过程 ( 外界环境温度在 -30 C 和0C之间)启动加热系统：当T 油 5C时，启动加热器；T油10C时加热器停止。当T油 0C时，才可启动油泵低速级运行，因润滑系统要求油泵启动运行的油温：T 油 0C。此时采用低速（发电机转速达到20-100 r/min ）空载运行模式，当发电机转速达到20-100 r/min及 T 油 0C时，油泵自动启动低速级运转，每 10 分钟工作30 秒。当发电机转速超过100 r/min 时，油泵以低速级连续运行。当T油 5C时，风机切换到自动模式运行。当 5 CT油25C时，风机自动降功率即按额定功率的25运行。当 25 CT油 75C时，风机按额定功率运行。当T油 75C时，或当 T轴承 90C时，风机自动降功率即按额定功率的 25运行。当T油 80C时，或当T轴承 95C时，风机故障停机。绝对不允许在供油装置没有运行时，就带载运行。6.2首次启动首次启动，在并网条件下，齿轮箱只可以带50 % 的额定负荷运行累计 50 小时，如果在这个阶段没有出现问题，可以将负荷增加到额定值运行。这 50 小时的运行期称为磨合期。在磨合期，不可以通过制动器进行紧急停机，除非绝对必要。在磨合期要经常监测油温和轴承温度，整个磨合期必须运行润滑供油系统来进行强制润滑。7运行7.1低速运行或中断运行在风力弱的情况下，齿轮箱从负载运行切换成低速运行模式时，或在风力过强或太弱情况下不允许机组运行时， 应按下列要求继续运行润滑供油系统和油加热器。制动器处于开启状态。当T油 5C时，加热器启动；当T油 10C时加热器关闭。当发电机转速为20-100 r/min 时或当T油10C，润滑油泵启动低速级运行，每10 分钟工作30 秒。7.2运行中冷却器的控制冷却器的工作由润滑供油系统上的温控阀来控制。当齿轮箱的油温达到55时，温控阀关闭，风冷却器开始工作，润滑油经风冷却器冷却后再进到齿轮箱进行强制润滑；当油池温度降到45时，风冷却器停止工作，润滑油直接经温控阀进到齿轮箱进行强制润滑。7.3运行中油压的检测压力继电器安装在齿轮箱润滑管路中压力油入口前方。油压在正常运行条件下（油泵高速运行）应达到约2 bar ，如果低于 0.8 bar 会造成润滑不足，齿轮箱在30秒内停止工作。过滤器的压差发讯器在油池温度超过30 C时才启动当。压差达到3bar 时，压差发讯器发讯，发讯信号持续2分钟，报警才视为有效，必须在两天内更换清洁的滤芯。7.4运行中油位检测启动齿轮箱之前油位检测系统（油位开关）必须给出解锁信号。为避免在正常运行过程中或在低速运行模式下由于油位波动产生故障信号，油位开关的信号应持续至少45秒后设备才停机。如果信号在45秒内中断，时间重新计时。7.5 重要说明！7.5.1在带载运行期间，要特别注意检测轴承温度、齿轮箱噪声和发电机电流，尤其对运行时发出的异常噪声要及时查找原因并及时反馈。7.5.2欲使风力发电机停止运行，除有紧急情况，否则不要使用制动器进行停车。因为制动器施加在齿轮箱高速轴上的制动力矩，易引起轮齿的折断。7.5.3大于七天时间的长期停机或待调试的风力发电机，要用风轮锁锁定风轮。如果只启用制动器，因为齿轮箱的齿轮副间存在啮合侧隙、斜齿啮合产生的轴向力以及轴承存在轴向间隙，风轮的正反方向的轻微转动经 104.125 倍的增速，势必引起齿轮副之间的频繁碰撞、锤击和轴向的相对滑移（润滑系统此时不工作，不能形成边界油膜），从而导致该停机状态高速级相互接触齿面（约三个齿）的接触疲劳、檫伤和滑痕。7.5.4避免在低温条件下，齿轮箱承受较大的冲击载荷；如避免紧急制动或在风速较高时机组进行频繁的投切起动等。材料抗冲击能力对温度变化较敏感，如齿轮件材料“18CrNiMo7” 在-20oC抗冲击能力较常温下降30-40% 。在我国北方冬天气温-30oC的低温条件下调试运转齿轮箱时，如果进行紧急制动操作，很容易对齿面造成冲击损伤。8. 常见故障原因分析与处理方法8.1齿轮油泵过载故障原因：齿轮油泵过载多发生在冬季低温条件下，长期停机后或新安装调试的风力发电机组齿轮箱温度低，润滑油粘度增加，造成油泵启动时负载较重，导致油泵电机过载。处理方法： 出现该故障后应使机组处于待机状态下逐步加热齿轮油至 0C 以上，再按规程启动油泵、风机，避免强制启动风电机组，以免因润滑油粘度较大造成润滑不良， 损坏齿面或轴承以及润滑系统的其它部件。8.2润滑油温度过高故障原因： 齿轮油温度过高一般是因为风电机组长时间处于额定发电状态，润滑油因齿轮箱发热而温度上升超过正常值。处理方法：出现温度接近齿轮箱工作温度上限的现象时，可敞开塔架大门，增强通风降低机舱温度，改善齿轮箱工作环境温度。若发生温度过高导致的停机，不应进行人工干预，使机组自行循环散热至正常值后启动。另外应观察齿轮箱温度变化过程是否正常、连续，以判断温度传感器工作是否正常。若在一定时间内，齿轮箱温升较快，且连续出现油温过高的现象， 应当首先登机检查散热系统和润滑系统工作是否正常，温度传感器测量是否准确，然后再进一步检查齿轮箱工作状况是否正常，尽可能找出发热明显的部位，初步判断损坏部位。必要时开启观察孔检查齿轮啮合情况或拆卸过滤器（放油阀）检查有无金属杂质，同时采集油样，为设备损坏原因的分析判断搜集资料。在风电机组的日常运行中，对齿轮箱运行温度和噪音的观察比较，对维护人员及时准确地掌握齿轮箱的运行状态有着较为重要的意义。8.3润滑油位低故障原因：润滑油位低是由于润滑油低于油位设定值，系统自动发出报警。处理方法：维护人员应及时到现场检查齿轮油位，必要时测试传感器功能。不允许盲目复位开机，避免润滑条件不良损坏齿轮箱或者齿轮箱有明显泄漏点开机后导致更多的齿轮油外泄。8.4异常噪声故障原因：齿轮轮齿损坏、轴承间隙过大或轴承损坏等。处理办法：齿轮箱发生该故障后，维护人员应开启观察孔检查齿轮啮合情况或拆卸过滤器（放油阀）检查有无金属杂质，初步判断损坏部位并及时反馈信息。9. 维护性能保证的前提条件是按照使用说明操作，并定期检查，做好维护记录，做下列检查可以及时发现早期损坏并预防继发损坏。9.1日常维护风电机组齿轮箱的日常维护内容主要包括：设备外观检查、润滑油位检查、电气接线检查等。检查油密封（包括箱底放油阀）。检查润滑管路有无松动。检查油位。听齿轮箱运行是否有异常噪音。检查各传感器、加热器、润滑供油系统及冷却器的接线是否正常，导线有无磨损 。9.2定期维护（半年）清除油冷却器散热片的灰尘（防止热量积聚）。检查检测装置工作是否正常。检查测试齿轮箱各辅助装置的功能。打开观察盖，检查齿轮状况。重要说明！不要使任何污染物通过观察口进入齿轮箱。对空气过滤器用清洗剂进行清洗。分析。进行螺栓力矩的检查。螺栓力矩的检查可每次按 30-50的比例且间隔均匀地进行循环抽查。检查的范围：两级内齿圈、箱体之间及各轴承端盖的把和螺栓。螺栓拧紧力矩见 3.6 。9.3换油油的使用寿命取决于齿轮的工作量、油的污染程度和油老化情况。通过油样分析可了解油的状况。 应在润滑供油系统的滤油器之前采集油样。注意：加入新油以补充取出的油量。运行 800-1000 小时，需要进行首次油样检测分析，然后决定是否可以继续使用。油样分析的时间间隔最长不应超过半年。三年以内要完全更换润滑油。9.4长时间停机的齿轮箱，必须用风轮锁将主轴锁定在机体上，每三周空载运行齿轮箱约 10-15分钟（必须启动润滑供油系统），最好每周运转供油5分钟。9.5外购配套件，应按制造商提供的说明书进行操作和维护。9.6在现场维修期间，齿轮箱与地面必须绝缘，防止在焊接时电流损伤轴承、齿轮。9.7齿轮箱的全面检查约两年一次。10. 运输、储存10.1如果在合同中没有专门规定，按国家标准GB/T 7284-1999 木制包装箱和出口包装箱。齿轮箱要整体、水平状态运输。10.2运输齿轮箱时要特别小心。防止由于用力不当和不按规定进行吊装和固定导致的损坏。10.3对整个齿轮箱的运输，应使用链或绳、钩环和吊钩。吊环螺栓不允许用于运输，在齿轮箱机体法兰上拧入吊钩。10.4齿轮箱配备有油泵和管路，运输时需特别小心，如果运输前拆下一些管路部件，在管路分离位置，管接头、丝孔应进行有效的防护以免进入杂质。10.5如果交货后齿轮箱不能立即安装，必须小心存放在受保护的地方，避免振动，防止灰尘进入和潮湿，齿轮箱内部要填充润滑油。10.8齿轮箱润滑油由用户自备，制造厂不提供。11. 安全防护11.1设备操作人员必须负责监督未授权人员对齿轮箱的操作，不允许有影响齿轮箱安全的未被授权的改造和更换。11.2设备操作人员必须保证齿轮箱在良好状态下运行。操作人员有责任立即报告影响齿轮箱安全的任何情况。11.3进入风机轮毂的任何操作必须在齿轮箱风轮锁锁定进行。11.4起动前，维修后，必须确保所有安全装置就绪。11.5应对转动部分进行保护，防止操作人员无意识接触而受伤害。易损件明细名 称规 格 和 型 号数量/ 台制造商加热器G2600lg3HELIOS恒温开关KPS 801Danfoss电阻温度计2PT100 2 电线 L=140 mm1电阻温度计2PT100 2 电线 L=110 mm2油位传感器FSK-176-2.4/0/12/S0711HYDAC压力继电器EDS344-2-016-000+ZBE031HYDAC污染发讯器VM 3 D.0/-L24-S01351HYDAC滤芯1300 R 010 BN4HC / -B4-KE501HYDAC冷却器0K-EL10L-S/2.1/400-50/SOXX RAL50031HYDAC冷却器用电机400V-50HZ,3phase,pole changing1HYDAC油泵用电机BG132M,pole changing 8/4P1HYDAC油泵用连轴器coupling 28/38-38/241HYDAC