摘　要：伴随着風電行業的(de)飛(fēi)速發展，一系列亟待解決的難題逐漸顯露，機械類故障頻繁出現，齒(chǐ)輪箱内部齒輪損壞導緻的齒輪箱整體下架維修情況逐(zhú)年增多，大家意識到風電機組齒輪箱損壞将是困擾風電企(qǐ)業未來發展的頑(wán)疾，如(rú)何解決風(fēng)電機組齒輪箱健(jiàn)康(kāng)高效運行問題，成為擺在風電企業面前(qián)的一道難(nán)題。

關鍵詞：在役齒輪油；質量改善；新方法

一、研究風電機組(zǔ)在(zài)役齒輪油質量改(gǎi)善(shàn)的目的與意義(yì)

對于在役風電機(jī)組齒輪油質量改善課題，國内外專家、學者并沒有形成一個統一的規範(fàn)和标準，而是根(gēn)據經驗進(jìn)行初評判，因此，對齒輪油在風電機組的實際使用中，油品抗磨損和散熱性能對機組的影響與本身狀态的質量(liàng)控制和改善，面臨(lín)着很大的(de)技術挑戰。

通過多年來對風電機組機械(xiè)故障開展具有針對(duì)性的診斷方法研究，使其能夠快(kuài)速準确地發現傳動系統中(zhōng)齒輪箱和軸承等機械部件(jiàn)存(cún)在的故障隐患，并及時制(zhì)定維修方案以便進行針(zhēn)對性維修(xiū)，減少因(yīn)傳動系統機械部件故(gù)障所造成的機組停(tíng)機(jī)和經濟損失，保證整個機(jī)組的安全穩定運(yùn)行并提升風電(diàn)場的(de)經濟效益，進而提高風電行業的競(jìng)争力，是我們在風電機組機械故(gù)障診療(liáo)上一直探索研究的(de)重點。

為了改善和監測風機的(de)潤滑狀态，對齒(chǐ)輪油各類指标(biāo)進行檢測，結合風機組在線振動檢(jiǎn)測和工業(yè)内窺鏡，可以更好更科學的指(zhǐ)導風電機組合(hé)理選(xuǎn)油、合理用油(yóu)，提高潤滑油管理水平，提高設備(bèi)運行可靠(kào)性，有效降低運(yùn)維成本。

二(èr)、風電機組在役齒輪(lún)油質量改(gǎi)善研究方向及實施情況

（一）研究方向

1、研(yán)究齒輪油磨損(sǔn)指标控制策略，改善(shàn)在役齒輪油品質，提(tí)升潤滑效果

在役風(fēng)機齒輪油(yóu)的金屬元素含量、PQ指數、不(bú)同金屬顆粒磨損類型和形(xíng)态等指标在沒有(yǒu)質量控制措施的情(qíng)況下，油品裂化，失效、導緻部件磨損(sǔn)加劇。

2、研究齒輪油性能指(zhǐ)标控制策略，做到選擇性換油，節約成本(běn)

在役(yì)風機齒輪油的(de)運動粘度、總酸值、水分含量、熱氧化穩定(dìng)性、抗剪切安定性、抗乳化特性在沒有質(zhì)量控制措施的情況下，會産(chǎn)生不同程度(dù)的失效。

3、研究定向分析齒(chǐ)輪箱磨損部位及磨損狀态，做到早發現早治理

風(fēng)電機組齒輪的磨損，主要是因為潤滑油的性(xìng)能下降，不能為(wéi)設備提供良好的潤滑環境(jìng)，在此狀态下，會加(jiā)劇齒輪箱的部(bù)件磨(mó)損。

（二）實施情況(kuàng)

1、齒輪油性(xìng)能指标控制

齒輪油性能會随着服役過程(chéng)中受到的外來污染物的污染，氧(yǎng)化、剪切等因素導緻油品性能下降，性能下降直接影響齒輪(lún)油抗磨損和散熱能力，如何控(kòng)制齒輪油性能指标使齒輪油高品質的為齒輪箱運轉服務(wù)是我們研究齒輪油性能指标控制策略的意義所在。

通過油品檢測可以監督油(yóu)品性能各(gè)項指标，當齒輪油性能指标下(xià)降到(dào)限值或出現斷崖式下降時應及時進行換油，保證齒輪箱正常運(yùn)轉。

2、齒輪油磨損指标控制

齒輪箱在運轉(zhuǎn)過程中勢必會産生(shēng)磨損(sǔn)，但如何控制齒(chǐ)輪在正常的磨(mó)損範圍内，并控制磨損(sǔn)脫落物對齒輪運轉影(yǐng)響Z小是我們研(yán)究齒輪油磨損(sǔn)指标的意義。齒輪油磨損指标超過(guò)标準值我們要采取以下幾項措(cuò)施(shī)：

（1）采用精密過濾裝置(zhì)對油品進(jìn)行過濾，保(bǎo)證油品中磨損指标在正常範圍，減小磨(mó)損脫落物對齒輪箱的影響。

（2）對磨損顆粒物進行(háng)鐵譜分(fèn)析，确定是否是正常磨損(sǔn)所積累。

（3）确定磨損部件，查看磨損程度，根據實際情(qíng)況進行提前治療。

3、定向分析齒(chǐ)輪箱磨損部位及磨損狀态

（1）我們通過油(yóu)品分析潤滑油中金屬和非金屬(shǔ)元(yuán)素的含量，可以初步确定故障部件。以南高齒齒輪箱為例，其主要(yào)部件添加劑如下：

在不考(kǎo)慮潤滑油中元素含量的情況下：

Si ：如(rú)果油品中含有此元素，說明小齒輪處于(yú)磨損(sǔn)狀态

Mn：如(rú)果油品中含有此元素，說明行星輪處(chù)于磨損狀态

Cu：如果油品中含有此元素，說明保持(chí)架處于磨損狀态

（2）通過在線振動監測系統确定磨損(sǔn)部件。由于(yú)旋轉機械在工作過程中會産生振動，當旋(xuán)轉機械出現(xiàn)故障時振動的(de)幅度、頻(pín)率、方向等信息會發生(shēng)改變。因此可以利用振動信息(xī)的改變來(lái)監測機械運行的情況，通過測震系統對信号采集(jí)、存儲并通過網絡傳送到用戶終端，Z終由客戶(hù)終端專用分析軟(ruǎn)件進行分析。根據用戶設定的報警門限值得出機械振動是否超标、是否出現損(sǔn)壞，更進一步得到已壞的(de)位置等(děng)用戶所需要的(de)結果。

風電場振動監測系統示意圖

數據處理分析(xī)

振動監測能精(jīng)确的診斷設備的(de)故障點，但對超早期和(hé)早期故障信号的提取和捕捉(zhuō)并不敏感。在油品分析的基礎上，利(lì)用油品分析中的故障預警數據，将(jiāng)其與振動監測融合起來，能夠有效的提(tí)高故障診斷(duàn)的準确性并能進(jìn)行精确的定位診斷。

（3）工業内窺鏡檢測

内窺鏡，是一種多學科通用的工(gōng)具，其功能是能(néng)對彎曲管道或(huò)設備(bèi)内部進行探查，能(néng)觀察不能直視到(dào)的部位，能在密封空腔内(nèi)觀察内部空間結構(gòu)與狀态，能實現遠距離觀察與操作。将其(qí)融合在油品檢測和(hé)振動監測診斷的技術中，對我們進行故障診斷和實(shí)際驗證(zhèng)起到了良(liáng)好的指導(dǎo)作用，為(wéi)我(wǒ)們建立故障診斷輔助系統和專(zhuān)家診斷系統提供(gòng)精确的故障類型依據。

（1）内窺鏡檢查(chá)中

（2）内(nèi)窺鏡拍下(xià)齒輪斷齒

（3）内窺鏡拍下(xià)齒輪齒(chǐ)面剝落

（4）内窺鏡拍下軸鏽(xiù)蝕

三、風電機組在役齒輪油質量改(gǎi)善研究的實際作用

通過風電(diàn)機組在役齒輪油質量(liàng)改善的(de)研究，我們可以對性能指标超标的油品提前更換，做到有選擇性更換，避免(miǎn)過度維護及維護不及時，節約成本；可以對油品磨損指标超标的進(jìn)行在線(xiàn)精濾，查找磨損原因，确定磨損(sǔn)部位，做進一步改善；通(tōng)過質量控制，齒輪(lún)的磨損、點蝕、剝落得到了有效控制(zhì)，故障率大大降低；油(yóu)品性(xìng)能管理使(shǐ)齒輪箱長(zhǎng)期維持(chí)在良好運(yùn)行環境(jìng)中(zhōng)，形成健康良性循環，并且形成了以檢測數據為依據(jù)的科學換油周期。

通過對風電機(jī)組在役齒輪油質(zhì)量改善的研究，我(wǒ)們逐漸摸索(suǒ)出了(le)一條“以油品監(jiān)測主線，融合在線振動監測和工業内窺鏡檢測為一體的全新保證齒輪箱(xiāng)正常運行的運維模式”。

企業需根據實際情況(kuàng)，對潤滑油品要進行定期和非定期的檢(jiǎn)測，做到對設備和潤(rùn)滑油品的有效(xiào)監測。通過對在役齒輪油質量改善(shàn)的研究，突(tū)顯了檢測和故障診斷的時效性，大大降低了風電機組的非(fēi)計劃停運時間，為風電機組的故(gù)障預警和精确診斷提供了強有力的(de)保障。

四、結束語

通過(guò)對風電機組在(zài)役齒輪油質量(liàng)改善的研究，我們雖(suī)然在狀态監測和狀态維修這領域(yù)内取得了一些成效，但是，科學技術發展，日新月異(yì)，機組設備不斷更新，對風電(diàn)場運維提(tí)出了更高更新的要求，這是風電企業所面臨的一個挑戰(zhàn)。随着大數(shù)據技術在風電場運(yùn)維管理中的有效運用，同時也給風電企業帶來了一些契機，未來風電(diàn)場的管理模式将(jiāng)更趨向于可靠數字化、網絡化和智(zhì)能化，逐(zhú)漸形成一個專家共享、知識共享、協作診斷的(de)中心，融(róng)入多項高精尖科技技術，引進先進的管理理念(niàn)，并采用現代化的管理方式。所以，積極探索新的運維模式，積極加強技術創新，堅持與(yǔ)時俱進，充分發揮科(kē)技、信息、網絡在風電運維管理工作中的應用價值，為企業潛能(néng)的發揮提供可靠的保障，推進風電事業的穩定發展，我們将不斷的探索、研(yán)究、實踐，以便為企(qǐ)業的長足和持續發展，提供更多的支持來解決實際問題！

參(cān)考文獻：

[1]方志翔，唐芳甯.風電齒(chǐ)輪箱潤滑油應用研究[J].機械工程與自動化，2019.

[2]李彬(bīn)，韓東偉，朱鑫鑫等(děng).潤(rùn)滑(huá)油檢測綜合分析診斷(duàn)設備機械狀态[J].風能，2014.

[3]谷玉海(hǎi).大型風電機組齒(chǐ)輪箱早期故(gù)障診斷技術與系統研(yán)究[J].機械(xiè)科學研(yán)究(jiū)總院，2016.

來源：《風能産(chǎn)業》2020年第8期

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