隨著國內(nèi)風(fēng)電行業(yè)的迅速發(fā)展，風(fēng)電機組齒輪箱質(zhì)量已比較可靠，國內(nèi)主要齒輪箱料封泵生產(chǎn)廠家已較好地掌握了設(shè)計核心技術(shù)，具備獨立設(shè)計研發(fā)的能力。在設(shè)計平臺方面，采用UG、solidworks 和ProE 等設(shè)計軟件進(jìn)行三維造型， ANSYS、ADAMS 等軟件做結(jié)構(gòu)分析，Romax、Smart 和Kissoft 軟件做系統(tǒng)分析等，為風(fēng)電齒輪箱設(shè)計提供了強大的技術(shù)支撐和保障。通過合理分析齒輪箱載荷，選擇合適齒輪參數(shù)與軸承，加強齒輪箱各個部件的加工與裝配，并且按照規(guī)范做好日常維護(hù)和定期的維護(hù)保養(yǎng)，上述故障形式目前已很少出現(xiàn)。風(fēng)電齒輪箱目前已可以在高山、荒野、海灘、海島等惡劣的自然環(huán)境中穩(wěn)定可靠的運行。
影響風(fēng)電機組齒輪箱的因素主要有輪齒損傷、軸承損壞、齒輪油泵過載、齒箱油溫高、油位低、漏油。
1. 齒輪輪齒損傷
由上圖可知，齒箱故障中，輪齒故障比例。輪齒損傷有輪齒折斷、齒面損傷兩種形式。輪齒折斷是由于設(shè)計的應(yīng)力小于作用在輪齒上的極限應(yīng)力，或齒輪承受過高的交變載荷，設(shè)計疲勞載荷不足。由于齒面承受過大的接觸剪應(yīng)力、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)、潤滑不良、熱處理和安裝調(diào)試等原因，齒面容易發(fā)生包括膠合、點蝕、齒面剝落、表面壓碎等損傷。下圖為風(fēng)電齒輪箱齒面損傷和輪齒折斷照片。
由于風(fēng)載的不穩(wěn)定性，無法通過經(jīng)驗得到正確的載荷數(shù)值，齒輪箱設(shè)計時要選擇合理的載荷應(yīng)用系數(shù)，充分考慮預(yù)防過載因素和載荷動載荷譜，正確選擇齒輪參數(shù)、材料和齒輪精度；保證加工精度，消除應(yīng)力集中；安裝時充分清潔，防止異物進(jìn)入箱體，并按規(guī)范運行、維護(hù)。故障發(fā)生后，應(yīng)根據(jù)實際情況分析故障原因。
2. 軸承損壞
軸承是齒輪箱的重要部件。由于安裝、潤滑、污染和軸承疲勞等因素，造成軸承產(chǎn)生點蝕、裂紋、表面剝落等而失效，從而使齒輪箱產(chǎn)生損壞。下圖為某風(fēng)場空心軸端軸承損壞圖片。
齒輪箱設(shè)計時應(yīng)充分考慮軸承載荷，選擇合理的安全余量，正確選擇軸承類型，保證軸承潤滑，規(guī)范安裝，并且加強對軸承運行狀態(tài)的監(jiān)控。如有異常及時停機，避免由于軸承的損壞而對齒輪箱造成災(zāi)難性的破壞。
3. 齒輪油泵過載
齒輪油泵過載通常發(fā)生在北方寒帶風(fēng)電場。在冬季低溫環(huán)境下，當(dāng)風(fēng)電機組由于各種原因長期停機后，齒輪箱內(nèi)油溫較低，齒輪箱潤滑油粘度較高，造成油泵啟動時負(fù)載較重，從而導(dǎo)致油泵電機過載。
潤滑油溫度過低，粘度過大時，應(yīng)在待機狀態(tài)下，啟動加熱器，將油溫加熱至正常溫度，再開機運行。盲目開機會造成齒輪油泵損壞。
油泵過載另外的原因是，油泵密封老化，潤滑油進(jìn)入油泵內(nèi)而造成油泵過載。這種情況應(yīng)該更換油封，清洗油泵，油泵干燥后方可恢復(fù)運行。
4. 齒輪箱油溫過高
新國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定齒輪箱油溫不能超過85°，造成齒輪箱油溫過高的有以下幾種因素：潤滑不充分；傳動部件存在卡滯現(xiàn)象；機組振動過大；溫度傳感器故障等。
正常情況下，齒輪箱不會出現(xiàn)油溫過高現(xiàn)象，若齒輪箱出現(xiàn)異常高溫現(xiàn)象，需仔細(xì)分析，判斷發(fā)生故障的原因。首先應(yīng)檢查潤滑油供應(yīng)是否充分；再次檢查齒輪嚙合情況，有無金屬雜質(zhì)，傳動部件有無卡滯現(xiàn)象；再次檢查機組的振動情況和溫度傳感器是否正常工作。如果是因為機組長時間滿發(fā)而導(dǎo)致的溫度過高，不可盲目開機，應(yīng)在機組油溫恢復(fù)正常值后開機運行。
5. 齒輪油位低
齒輪油位低是由于油位低于下限，可能的故障原因有：冬季長時間停機后油溫度降低，油位開關(guān)因為齒輪油粘度太高而動作遲緩，產(chǎn)生誤報；傳感器損壞不能正確報警；齒輪箱運轉(zhuǎn)前的靜止油位與動態(tài)油位相差太大，動態(tài)油位偏低，不能正常報警。
風(fēng)電機組發(fā)生該故障后，運行人員應(yīng)及時到現(xiàn)場檢查齒輪油位，必要時測試傳感器功能。此類故障應(yīng)根據(jù)實際情況作出正確的判斷，以免造成不必要的重大損失。
6. 齒輪箱漏油
齒輪箱的接口端和管接頭處由于密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計不合理或者密封質(zhì)量問題，均有可能導(dǎo)致漏油，同時漏油處也容易造成外部灰塵進(jìn)入箱體而污染潤滑油。
目前來看，齒輪箱漏油問題基本是屬于設(shè)計缺陷。設(shè)計時應(yīng)仔細(xì)考慮密封結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格控制密封件的質(zhì)量，規(guī)范安裝，防止安裝時劃傷密封件。一旦現(xiàn)場發(fā)生漏油事故，應(yīng)根據(jù)實際結(jié)構(gòu)，分析問題所在，采取切實可行方案，并檢測潤滑油有無受到污染。
