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1、学习学习实践实践分享分享 STUDY.PRACTICE.SHARE 课程名称:1.5MW风力发电机组齿轮箱 讲师：崔彩芬 联合动力风能学院 主机的安装 图一 风力发电机主机 增速齿轮箱结构原理增速齿轮箱结构原理 一、增速齿轮箱简介：一、增速齿轮箱简介： 齿轮箱是风机中的重要部件，其主要作用是将转子轴的旋 转加速后带动发电机发电，能量通过风轮叶片由风轮主轴传递 至齿轮箱，最后通过柔性联轴器传递至发电机。 为什么采用增速齿轮箱为什么采用增速齿轮箱? ? 由于叶轮的转速很低，远达不到发电机发电所要求的转速， 必须通过齿轮箱齿轮副的增速作用来实现，我公司齿轮箱的增 速比例是1：100。 1.5MW风机
2、使用的齿轮箱为两级行星齿轮传 动一级平行轴齿轮传动。 增速齿轮箱结构原理增速齿轮箱结构原理 1.行星轮传动优点 常见齿轮传动： 行星轮： 图七、行星轮系 增速齿轮箱结构原理增速齿轮箱结构原理 一级行星轮二级行星轮齿圈 图九、行星轮系零部件 增速齿轮箱结构原理增速齿轮箱结构原理 主动轮从动轮 图十、平行轴轮系零部件 增速齿轮箱结构原理增速齿轮箱结构原理 图十一、 平行轴传动轮系 增速齿轮箱结构原理增速齿轮箱结构原理 1.行星齿轮传动的优点是：行星齿轮传动的优点是： 体积小、质量小，结构紧凑，承载能力大 一般在承受相同的载荷条件下，行星齿轮传动的外廓尺 寸和质量约为普通齿轮传动的1/21/5。 传
3、动效率高 由于行星齿轮传动结构的对称性，使得作用于中心轮和 转臂轴承中的反作用力能互相平衡，从而有利于达到提 高传动效率的作用。 增速齿轮箱结构原理增速齿轮箱结构原理 传动比较大 在仅作为传递运动的行星齿轮传动中，其传动比可达到几千。而且行 星齿轮传动在其传动比很大时，仍然可保持结构紧凑、质量小、体积 小等许多优点。 行星轮系的装配条件.flv 运动平稳、抗冲击和振动的能力较强 由于采用了均载机构,也就是说数个结构相同的行星轮，均匀地分布于 中心轮的周围，从而可使行星轮与转臂的受力平衡。同时，也使参与 啮合的齿数增多，所以提高齿轮的承载能力、啮合平稳性和可靠性。 增速齿轮箱结构原理增速齿轮箱结
4、构原理 2.行星齿轮传动的缺点：行星齿轮传动的缺点： 材料优质；合金钢，造价较高；(20CrNi2Mo,42CrMo等) 结构复杂； 制造和安装较困难。 二、主要技术参数：二、主要技术参数： 总传输比- iges：100.746 转子端输出功率- ProT 1663KW 发电机端输出功率- Pgen 1500KW 额定功率时转子端转速- -nrot 17.4rpm 额定功率时发电机端转速-ngen 1753rpm（超过 19rpm会报故障，紧急停机 增速齿轮箱结构原理增速齿轮箱结构原理 额定功率时转子端扭矩-Trot 912.45kNM 发电机端扭矩-Tgen 9057NM 根据DIN281/
5、B1滚动轴承寿命-Lhm：200000h 最大扭矩 -Trot:2558kNM 旋转方向： 从风轮叶片侧看，输入轴为顺时针，输出轴为逆时针。 润滑方式：压力润滑。 三、运行温度：三、运行温度： 环境温度（指机仓内齿轮箱附近的空气温度） 常温型：生存温度-20至50 工作温度-15至45 低温型：生存温度-40至50 工作温度-30至45 增速齿轮箱结构原理增速齿轮箱结构原理 四、结构原理：四、结构原理： 增速齿轮箱主要由箱体、太阳轮、行星轮、行星架、 轴、齿轮、齿轮轴、轴承等零件组成。增速箱采用了第一、 二级为行星传动型式，第三级采用了平行轴传动形式。第 一级为行星架输入，内齿圈固定，此级的行
6、星架与输入轴 设计为一体，太阳轮输出端与第二级行星架连第一接传动， 二级行星轮再将扭矩输出，输出主动齿轮与被动齿轮轴啮 合；最后通过啮合的平行轴齿轮传动将扭矩传出。为了方 便线缆通过低速轴传递到轮毂内，必须将高速轴与低速轴 分开，所以齿轮箱的第三级采用平行轴齿轮传动。 除上述部件外，齿轮箱还包括：润滑系统、冷却系统、 加热系统等，以保证不同工况的运行要求，延长齿箱使用 寿命。 增速齿轮箱结构原理增速齿轮箱结构原理 图十二 行星轮系示意图 增速齿轮箱结构原理增速齿轮箱结构原理 图十三、齿轮箱结构图 增速齿轮箱结构原理增速齿轮箱结构原理 五、五、齿轮箱的安装齿轮箱的安装 齿轮箱输入轴端与主轴通过锁
7、紧盘联接，输出轴通过膜片 式联轴器与发电机相联接，中耳依靠弹性支撑固定，弹性 支撑上下各有一个调整螺钉，可以调整齿轮箱的上下位置。 弹性支撑两侧各用M36X730螺栓与机架相联接。 图十四 锁紧套外观图 增速齿轮箱结构原理增速齿轮箱结构原理 转子轴传入轴套后锁紧螺栓，外环移动对内环产生压力， 内环和轴套变形从而使轴套与转子轴间产生预紧压力，安 全可靠的传递动力。 图十五 锁紧套与主轴的联接 增速齿轮箱结构原理增速齿轮箱结构原理 锁紧套连接的特点：锁紧套连接的特点： 定心精度高。 安装简单。 可传动重载，适合动载荷。 图十六 键联接 增速齿轮箱结构原理增速齿轮箱结构原理 六、辅助系统六、辅助系统
8、思考：齿轮箱有哪些辅助系统？思考：齿轮箱有哪些辅助系统？ 为什么要有这些辅助系统？（为什么要有这些辅助系统？（采集的几个主要参采集的几个主要参 数数） 1、润滑系统：、润滑系统： 图十七 润滑系统 增速齿轮箱结构原理增速齿轮箱结构原理 图十八 润滑系统示意图 增速齿轮箱结构原理增速齿轮箱结构原理 增速齿轮箱结构原理增速齿轮箱结构原理 系统流量54/105L/min 故障：齿轮箱润滑油泵电机保护开关跳闸，触发此 故障，检查是否堵转，是否异响，电机三相阻值是 否相等。 系统压力12bar； 分流块处压力传感器的作用：在油路分配器处设有 压力传感器。当润滑油压力小于设定值时，油压力 太低，已无法保证
9、对齿轮箱的正常润滑，这时在持 续12秒之后压力开关动作，计算机发出指令，风力 发电机正常停机。 在齿轮箱重新投入运行前，润滑 油压力低的故障必须被排除。（油压力低故障） 增速齿轮箱结构原理增速齿轮箱结构原理 过滤系统上装有滤油器污染发讯器，当滤油器进 出油口压差达到设定数值时（如油温高于45时 3bar)，说明过滤芯已经处于饱和状态，没有能力 再过滤齿轮油，这时污染发讯器发出电讯号，同 时污染发讯器上也有灯光显示，触发故障：系统 延时12秒后正常停机，此时应及时更换滤芯。如 果更换滤芯不及时，滤油器进口压力达到系统压 力时，滤油器旁通阀将会开启，此时滤油器将失 去过滤作用，齿轮箱必须停止运转！
10、 增速齿轮箱结构原理增速齿轮箱结构原理 2、冷却系统、冷却系统： 经常性的油温升高是齿轮箱故障或损坏的标志。高温不仅 会缩短润滑油的使用寿命，还会降低齿轮箱中的其他对温 度敏感的部件的寿命。 图十 九 冷却系统 增速齿轮箱结构原理增速齿轮箱结构原理 冷却系统电机额定电压690V，50HZ，防护等级IP55 （防尘、防喷射的水侵入） 润滑油油池和齿轮箱的温度，油箱处及轴承部位设 有油温传感器PT100检测，温度高于75度时会报警， 如果油池温度超过75度，持续超过30分钟，风机必 须停止运转。当油池温度大于80时风机会延迟30 秒后停机。经历高温停止的风机再启动前应进行内 部检查。 增速齿轮箱结
11、构原理增速齿轮箱结构原理 齿轮箱的润滑油循环系统拥有一个外部风 冷式散热器，当齿轮油温度升至设定值时， 系统处理器发出信号，温度控制阀闭合， 使齿轮油不能流过有温度控制阀的这一路， 而从通过散热器循环，当温度低于设定值 时，温度控制阀打开，齿轮油不经过散热 器直接流回齿轮箱完成循环（见原理图） 润滑系统原理图.pptx 增速齿轮箱结构原理增速齿轮箱结构原理 故障：冷却电机保护开关故障会正常停机（三相阻值是否平衡，是否 堵转） 增速齿轮箱结构原理增速齿轮箱结构原理 电机上有旋转方向的标识，或者通过齿箱入口处的压力表 是否有压力来检查润滑系统电机的转向是否正确，有压力 说明电机旋转方向正确。 正常
12、运转时的轴承温度低于90，如果轴承温度高于90， 持续超过30分钟后风机停止运转，当高速轴轴承温度高于 100时风机延迟5秒停机。经历高温停止的风机再启动前 应进行内部检查。 增速齿轮箱结构原理增速齿轮箱结构原理 3、加热系统：、加热系统： 图二十、 加热系统 增速齿轮箱结构原理增速齿轮箱结构原理 齿箱系统包括电加热器，温度过低时会自动启动，保持油温在 合理范围。 冬季低温状态时，由于润滑油粘度太大，液流压力损失和发热 大，系统效率降低，机组启动必须考虑对油液加热。当油温低 于10时可通过电加热器将油温升到10以上，当油温高于 20时，关闭电加热器；由于润滑油粘度太大，则应采用专用 的低温旁路
13、加热系统加热油液。 故障：齿轮箱润滑油加热器保护开关跳闸，触发此故障 处理方法：检查齿轮箱润滑油加热器三相阻值是否平衡，加热 器是否有短路现象。 增速齿轮箱结构原理增速齿轮箱结构原理 增速齿轮箱结构原理增速齿轮箱结构原理 4高速刹车钳高速刹车钳 卡钳数量-1 有效刹车直径-545mm 应注意的问题：图二十一 高速刹车钳 1）转速低于500 rpm时才允许采用高速刹车； 2）刹车片相对于刹车盘两侧间隙对称。 3）报故障：叶轮刹车盘严重磨损故障（正常停机） 故障原因：故障原因：叶轮刹车传感器严重磨损开关打开，并持续15秒后， 触发此故障。处理文法：检查刹车盘磨损情况；检查刹车磨损 传感器是否正常
14、增速齿轮箱结构原理增速齿轮箱结构原理 5、保养与维护、保养与维护 5.1齿轮油：齿轮油：采用美孚SHC XMP320；润滑油等级：ISO4406-1999 17/15/12 轴承润滑油为美孚SHC460WT（图十三 润滑油等级对比） 图二十二 润滑油质对比图 增速齿轮箱结构原理增速齿轮箱结构原理 5.2 润滑油位高度：润滑油位高度：对于齿轮箱和各储油箱的润滑油高度的检查应当定期 进行，通常在齿轮箱静止且润滑油冷却时进行。润滑油高度必须保证 不低于标尺上的最低刻度。油位故障：齿轮箱油位过低时会正常停机。 图二十三 齿轮箱排气孔与油标 增速齿轮箱结构原理增速齿轮箱结构原理 5.3润滑油检测：润滑油
15、检测：长时间使用的润滑油会氧化，产生油泥和酸性 物质，润滑油就起不到相应的作用的。齿轮就会磨损，被腐蚀， 从而影响齿轮的传动精度，所以润滑油的状态应在运行2500小 时或6个月后，交给油品公司检测。对油质进行如下检测： 1）观察有无水和乳状物 2）检查粘度与原来相比，如差值超过20%或减少15%，说明油失 效； 3）检查不溶物，如超过0.2%，则应换油或过滤； 4）抗乳化能力检验以发现油是否变质； 5）检查添加剂成份是否下降。 增速齿轮箱结构原理增速齿轮箱结构原理 5.4过滤器清洗：过滤器清洗：带有污物累积指示器的过滤器必须在其累积到一 定程度时进行清洗（或更换，取决于滤油器的类型），但至少 必须每年进行一次。 5.5定期换油定期换油：齿轮是在转动的，转动时 齿轮与齿轮间会出现一定 的摩擦，摩擦会出现铁沫掉入润滑油中，长
