兆瓦级风机增速齿轮箱空心管漏油的改进方案探讨

呼木吉乐图　童正

摘要：在风电机组中，增速齿轮箱是一个重要的机械部件，主要功能是将风轮产生的动力传递给发电机，使其得到相应转速。本研究以MY1.5MW风电机组为例，介绍了增速齿轮箱空心管漏油问题的改进原则和方法，确保风电机组安全稳定运行，提高电力生产效率。

关键词：风机;增速齿轮箱;空心管;漏油;改进方案

结合工程实践，风机增速齿轮箱漏油，主要是外部件漏油（管接头或螺塞没有拧紧，没有严格按照装配工艺要求装配等）、输入端漏油（润滑油用量过多、输入端处密封损坏等）、结合面漏油（齿轮箱过载、螺栓及销松动、密封圈损坏、密封胶未涂抹均匀等）三种情况。其中，增速齿轮箱空心管漏油，属于输入端漏油，会影响整个设备的运行状态，需要采取技术改进方案^[1]。考虑到风电机组的工作环境恶劣，且工作状态不稳定，控制桨叶能避免发生超速飞车事故，因此解决漏油问题非常重要。

1.项目概况

MY1.5MW风电机组，风机额定电气功率为1500 kW，额定机械功率为1663 kW，功率控制通过变桨距完成;额定速度是16.6～20.3min^-1，轮毂高度是80/75 m、65/70 m、100 m。针对该风机的轮毂大线进行改造，主要工作是：①使用集成式电缆替换原机组的分散式电缆;②对传动箱空心轴的漏油问题进行滑环端部防护，增加防油密封装置，避免油水滲漏对滑环的侵害;③在轮毂侧中控箱上增加集束式电缆固定卡子，防止电缆随轮毂转动时晃动。该改造方案在安装和检测过程中非常简单，易于操作，且安装防油密封装置的时候更加可靠。

2.兆瓦级风机增速齿轮箱空心管漏油改进原则

针对漏油问题的处理，首先详细检查漏油部位，使用清洗剂清洗，去除原有的油迹;然后观察具体的漏油部位，评价严重程度;最后应将内部油液排干，再开始维修作业。施工时遵循以下几点原则：①尽量在机舱内完成改进工作，避免将齿轮箱吊至地面，以降低成本、缩短时间，提高设备可利用率。②新增的零部件，应方便加工制作、装配调整和拆卸。③注意保护原零部件，减少损伤情况。④空心管内的任何部位漏油，要及时清理、避免污染滑环。⑤改造后，降低增速齿轮箱空心管故障率，延长风机的使用寿命^[2]。

3.兆瓦级风机增速齿轮箱空心管漏油改进方案

整个改进过程，就是将原有散装电缆拆除，将集成式组合电缆、端部防油密封装置、接油装置安装到位，连接动力、控制和通讯电缆，并在调试后运行。

3.1 硬件设备

本次改进工程，使用的硬件设备主要有集成式组合轮毂电缆、端部防油及接油装置，规格型号及数量见表1。

第一，集成式组合轮毂电缆技术要求。①组合电缆的结构特点见表2。②电气性能参数：动力电缆电压为0.6/1 kV，信号电缆电压为0.45/0.75 kV，通讯电缆电压为300/300 V。③绝缘层：使用耐低温型（-40℃～70℃）的PVC复合物。④护套：使用耐低温型（-40℃～70℃）的耐磨防油型PUC复合物。⑤线缆直径：纤芯成缆直径是32～34mm，组合线缆直径是42～43mm。⑥外层防护：根据现场需要，如果齿轮箱空心轴内的防护管破损，必须拆除原防护管;在集成电缆外层加装波纹管防护层，波纹管防护层两端使用热缩管固定，且固定在波纹管上的热缩管长度应>1。

第二，防油密封装置。在空心轴与滑环端部连接之间，安装防油密封装置，避免泄漏的污油进入滑环端部连接器内。安装防油密封装置时，不能改变原滑环安装的结构和布局，并且要设置排油口结构，防止空心轴的污油因高温等原因，造成的压力油气对部件密封的进一步破坏^[3]。

3.2 施工技术要点

第一，开展任何工作之前，风机至轮毂舱的所有电源、控制和通讯必须与电网隔离，同时将高速刹车锁定。使用万用表确认机舱柜至轮毂舱400VAC动力电源、24V辅助电源、UPS电源回路已经断开。

第二，将滑环本体拆除。将滑环前端头内的连接器活动框架和主电源模块拆除，注意拆除前拍照，做好标记及记录。拆除滑环前端头和密封法兰。

第三，将集成式组合电缆外部套上波纹管，端部用热缩管缩紧，然后锁紧在防油密封的葛兰内。电缆穿过空心轴，按照各电缆定义，重新连接固定，并进行二次确认。

第四，安装防油密封结构，防水接头朝向齿轮箱。恢复前端头内的连接器模块。对轮毂大线两端进行二次校线通断测试，相间绝缘测试，确保电缆安装的正确性。锁紧防油密密封的防水螺母。把滑环前端头、防油密封装置和齿轮箱空心轴安装到一起。恢复安装滑环本体。

第五，送电后对风机进行启机自检。

第六，将清理垃圾运出塔筒，拉回站区处理。拆除旧线缆时不允许破坏，包括接线针，将拆下的旧线缆清理干净盘好归还到甲方入库。

3.3 验收标准

本次改进工程完成，由甲方组织验收工作，验收项目及标准如下：①电缆安装固定良好，无结磨现象;②各通道插针位置正确，导通良好;③各通路导线相间绝缘以及对地绝缘良好;④防油密封装置安装稳定，葛兰与集成式电缆之间严格密封紧固可靠;⑤防油密封装置与接油盘之间以及回转部件之间无结磨及其它不安全因素;⑥风机启动运行，并通过收桨指令试验。

4.改进成果

改进后，风机启动正常，各项验收标准均通过。观察增速齿轮箱空心管部位，没有发现漏油现象，整个机组运行正常，满足发电要求。

5.结语

综上所述，增速齿轮箱是风电机组的重要组成部分，能将风轮产生的动力传递给发电机从而得到转速。针对增速齿轮箱空心管漏油问题，文中从改进原则、硬件设备、施工技术要点、验收标准四个方面，阐述了改进方案的实施。结果显示风机启动正常，各项验收标准均通过，空心管漏油现象得到解决。

参考文献：

[1]吴周盛.某风电场齿轮箱故障分析[J].华东科技（综合），2018，（8）：303-303.

[2]马志龙.风力发电机组齿轮箱监测与故障诊断技术探讨[J].建筑工程技术与设计，2020，（24）：3690.

[3]范伟，刘鑫.基于ADINA的风机增速箱冷却系统分析[J].机械，2012，39（4）：44-46，66.