风力发电机组发电机回油通道渗漏问题浅析

毛中保

摘 要：通过风电机组发电机后端回油通道渗漏故障现象分析以及机组运行的状态观察，分析得出渗漏的两方面影响因素，并结合影响因素，对隐患点制定不同的解决方案（扩容回油存储空间、增设迷宫强化密封等）消除故障现象。同时从根本原因出发提出整机设计指出的解决方案，为后续优化工作提出依据。

关键词：发电机后端回油；密封；扩容；疏通回油

中图分类号：TM315 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）20-0026-02

1 故障现象

某风电场在巡查中发现发电机穿线管轴承排脂口处有齿轮箱润滑油流出，同时发电机后端附端盖下部也存在渗漏的齿轮箱润滑油。原设计穿线管轴承的排泄口是废油脂排泄通道，此处不应有齿轮箱润滑油流出，另外发电机附端盖设计有迷宫密封应起到密封作用不应有油液从此渗漏并沿发电机后端附端盖向下流淌。

存在于发电机穿线管同发电机转轴内壁间的齿轮箱润滑油应通过发电机回油管返回齿轮箱。原设计意图和故障现象见图1（绿色为设计回油路线，红色为故障渗漏路线）：

2 原因分析

发电机穿线管贯穿于风力发电机组主轴、齿轮箱和发电机中，齿轮箱润滑油会沿穿线管外壁流向发电机后端。因此设计发电机回油管，将流到发电机后端的润滑油引流回齿轮箱。发电机后端回油设计原理见图2。

发电机后端回油通道的设计原理为连通器，起到液面平衡作用，将流到发电机后端的润滑油通过回油通道同齿轮箱里的液面达到平衡。

现场试验：

（1）打开发电机回油通道，启动机组。机组运行发电8小时后，从发电机后端回油通道处收集的回油油液约10L。可见发电机后端回油量较大。

（2）机组在运行过程中，后端有气流沿发电机附端盖迷宫密封处流出，机组停机后气流消失。

根据现场试验和观察分析，发电机后端回油量较大，回油通道管路中储油空间不足（图2蓝色区域），在发电机后端回油量大的时候，很难在短时间内将管路中的液面同齿轮箱中的液面达到平衡（连通器原理只起平衡液面左右，平衡液面需要时间。另外管路截面积小，突然来大量的润滑油，会直接造成回油管路里液面快速升高，很难快速与齿轮箱大截面实现液面平衡）。加之润滑油粘度大，特别是冬季，连通器的平衡液面作用实现缓慢。导致流到发电机后端的润滑油由于回油不畅，溢出、改变回油方向，引起渗漏。

发电机后端穿线管轴承室未设计与润滑油隔离的密封，在穿线管和穿线管轴承座间有0.5mm间隙，润滑油从此溢出。同时穿线管安装有5°向下倾角，润滑油在旋转的管壁上有攀爬情况，也就造成了齿轮箱润滑油沿穿线管进入轴承室，从排脂口溢出。

发电机附端盖迷宫密封在机组运行、转子高速旋转时，能够起到密封的效果。但一旦机组停机、发电机转子不旋转的情况下，此处存在间隙、也是溢出的润滑油的一个泄漏点，最终也就导致了润滑油从附端盖迷宫密封处溢出，沿后端盖向下流淌。机组运行时存在气流从迷宫密封流出，也加剧了润滑油从此处的渗漏。

3 处理及优化改进方案

3.1 增大润滑油回油存储容积，延长油面平衡时间

目前发电机回油通道回油存储空间较小，一旦回油量大，短时间内流入到发电机回油管的油将充满所有存储空间，溢出、然后从各个隐患点渗漏，无法正确实现发电机后端回油。液面平衡需要一定时间，因此考虑给回油通道上的回油存储空间增容，让其有更大的容积，吸纳更多的短时间大量来油（通过观察在停机、起机时刻来油量较大，运行时回油量稳定、量少），给液面的平衡增加缓冲时间，降低润滑油由于无法平衡、溢出的风险。具体增大的空间结合现场实际测试，结合启、停机时的油量确定。优化改进设计方案如图3。

3.2 取消目前的发电机回油管路，单独设计回油通道

考虑到发电机后端有回油的要求，连通器原理平衡缓慢，耗时长。可去除目前的发电机回油通道，单独设计一个收集回油并且定时将油液排回齿轮箱的装置。主动回油装置原理见图4。

回油装置的设计及工作方式：系统通过管路、油箱收集流向发电机后端的润滑油。当油液积累到一定程度，液面触动油位计上限位，启动油泵工作。油液经过油泵、过滤器送回齿轮箱。油泵工作后油箱油液液面下降，当液面触动油位计下限位，油泵停止工作。

主动回油方案，一方面可以加快发电机后端润滑油的回流速度（利用高度差流回油箱），避免回油不畅溢出，另一方面收集的油液通过泵定期过滤反送回齿轮箱，较为可靠，控制简单。

3.3 穿线管轴承室增设隔离密封

为了避免流入发电机后端齿轮箱润滑油进入发电机穿线管轴承室，可调整发电机穿线管轴承座结构形式，增设骨架油封（位置详见图5），彻底消除润滑油进入后轴承可能，穿线管转速低，骨架油封满足使用条件。

3.4 发电机后端盖迷宫密封改进

结合前面分析，发电机后端盖迷宫密封处可增加一道接触式密封（位置详见图5），加强密封效果，消除从此处渗漏的风险。无论在机组运行时、还是停机时均能起到密封作用。另外此处后期维护性好，接触式密封一旦损壞易于更换。

4 机组设计优化

针对机组运行过程中存在的问题，在后续机组优化以及新机组的设计可借鉴以下几点：

（1）发电机回油系统的设计需要与回油量相匹配，采取不同的设计回油方案；

（2）发电机回油系统中的各个隐患渗漏点需要做隔离措施，确保回油通道是唯一的通路；

（3）脂润滑轴承室需要做到与外界相对隔离；

（4）迷宫密封在高速旋转时的作用明显，不能忽略静止时可能造成的渗漏。endprint