招妙妍

一、簡介

德國Jahnel-Kestermann Getriebewerke GmbH（簡稱Jake）是一家專業(yè)設計生產(chǎn)風電增速齒輪箱的公司，早期伴隨國內(nèi)直接進口德國風電機組或引進德國風電機組設計技術的時候，曾經(jīng)有一批風電機組采用了Jake公司增速齒輪箱。

汕頭風場采用的33臺1.5MW雙饋型變槳變頻風力發(fā)電機組，機組中使用的齒輪箱全部是德國Jake公司生產(chǎn)的PPSC1290型兩級行星一級平行軸傳動結(jié)構(gòu)的齒輪箱，雖然低速級和中間級采用了兩級行星傳遞結(jié)構(gòu)，使用過程中表現(xiàn)得比較穩(wěn)定，但作為高速級的第三級平行軸傳遞結(jié)構(gòu)因為轉(zhuǎn)速較高，相對扭矩也大，長時間持續(xù)工作，出現(xiàn)故障的情況比較多。

二、故障

某日，汕頭風場22#機組運行中發(fā)現(xiàn)齒輪箱高速軸后軸承溫度偏高，類似火車撞擊鐵軌的低沉異響。用聽針對齒輪箱各級齒輪進行檢查，低速級齒輪和中速級齒輪運行的響聲不是很大，但高速軸一側(cè)聽到的異響聲明顯。初步判斷齒輪箱高速軸軸承或者齒輪可能有損壞。隨后檢查齒輪箱潤滑油位和潤滑油油壓，都在正常范圍。齒輪箱潤滑油油溫和旁邊的其他齒輪箱潤滑油油溫相比偏高，齒輪箱潤滑油過濾器前后壓差偏大。

用內(nèi)窺鏡檢查，發(fā)現(xiàn)高速軸前軸承滾子輥柱碎裂脫落。由此判斷，齒輪箱高速軸軸承溫升異常和異響原因是高速軸軸承損壞。損壞的高速軸前軸承輥柱見圖1。

更換高速軸前軸承，型號由NKE NJ2324E.M換為SKF NJ2324ECMA，測量軸承外圈跟齒輪箱配合處的間隙?？紤]到軸承的破損可能導致有碎片掉入箱體，于是將齒輪箱油放光，用32插板以及65插板將第3個加熱器拆開，檢查是否有軸承碎片，以便清理。清理完齒輪箱底部的軸承碎片，重新裝上加熱器。

拆下的高速軸后軸承是圓錐滾子軸承，此軸承滾子的磨損點蝕失效，導致滾子接觸面金屬粘連剝落，進而導致輥柱破裂。軸承中靠近發(fā)電機側(cè)的輥柱普遍產(chǎn)生表面金屬粘連剝落，而靠近齒側(cè)的輥柱沒有磨損，只有被灼燒的痕跡（圖2）。

由于Jake1.5MW風電增速齒輪箱采用2P+1H傳動結(jié)構(gòu)型式（圖3），高速軸后軸承是雙向固定，軸承外圈通過端蓋預緊。這種固定方式特別容易受到裝配精度的影響。間隙過大，容易造成軸向竄動；間隙過小，潤滑不充分，加劇摩擦生熱，表面軟化，過早出現(xiàn)異常剝落。

三、故障原因

機組在使用過程中，由于發(fā)電機重量和工作過程中的動載荷，導致機座后端有一定的下沉，雖然齒輪箱輸出軸和發(fā)電機輸入軸之間采用了高彈性高適應對中能力的Centa彈性聯(lián)軸器，僅對后端發(fā)電機下沉后有一定的補償調(diào)解作用，但齒輪箱輸出軸的高速軸前、后軸承所承受的載荷更加復雜，出現(xiàn)故障的情況會比較多。更換軸承后，重新對機組進行對中調(diào)整，機組運轉(zhuǎn)至今一切正常。

拆下來的軸承為NKE品牌的31328X/DF，根據(jù)NKE樣本介紹，圓錐滾子軸承31328X/DF采用油潤滑時額定轉(zhuǎn)速為1300r/min，但Jake1.5MW齒輪箱運行中額定轉(zhuǎn)速為1750r/min，實際運行速度可能高達1800r/min，遠大于樣本上規(guī)定的轉(zhuǎn)速。后來換用SKF品牌的31328XJ2/DF，極限轉(zhuǎn)速為2200r/min，使用至今沒有出現(xiàn)任何異常。