引言：

随着工业化的发展越来越成熟，新能源建设逐渐进入深水区。风力发电作为主要新能源之一，受加工精度、运行环境恶劣等因素的影响，在运行和使用过程中存在不同程度的故障。这不仅会增加风力发电设施的运行和维护成本，还会降低生产和使用效率。为此，研究人员以风扇齿轮箱为例，通过分析其主要部件的故障形式、原因和影响，为合理使用预防措施提供了空间。这是实施行业可持续发展的有效途径，需要充分利用现有科技成果，减少设备运行不稳定的影响。

1.风机齿轮箱主要部件的运行现状

基于“碳达峰、碳中和”的发展战略目标，到目前为止，太阳能发电和风力发电总装机容量已达到2030年总目标的一半。其中，风力发电总装机容量已达到3亿多千瓦。未来几年，风机装机容量仍有很大的提升空间。现阶段，国家有关管理部门停止风电补贴，企业盈利能力大幅下降。为了提高市场环境中的核心竞争力，需要重点控制风机的运行可靠性，提高故障维护的成功率，缩短维护时间，降低成本，提高发电量。这也是实现风电场“降本增效”目标的有效途径[1]。

风电发电机有两种运行类型，即双馈和直驱。由于技术相对成熟，同容量成本低，市场占有率超过85%。从结构上看，这两种型号的区别集中在齿轮箱上。技术应用虽然成熟度高，但运行环境恶劣，机组启停频繁，晃动问题严重，难以有效控制齿轮箱故障率。齿轮箱重量在20t左右，价值超过100万，且运行环境处于几十甚至几百米的高空。一旦出现运行故障，将面临较长的维护时间和较大的成本问题，同时也会增加发电损失和运行成本。为了改善这种情况，相关研究人员应利用风电运行维护经验，分析风机齿轮箱齿轮、箱、轴承的故障形式，确定设备故障问题的原因，找出合理开展预防预警控制的方向和重点。这是提高风机齿轮箱运行稳定性和维护效率的关键。业内人士应将其作为提高风电场效益的重要课题，以加快健康发展步伐。

22风机齿轮箱主要部件失效形式

2.1齿轮失效

齿面腐蚀有两种形式，即腐蚀和电腐蚀。如图1所示。、图2所示。

图1齿面锈蚀

图2齿面电腐蚀

化学腐蚀是最常见的齿面锈。究其原因，在夏季或雨水较多的地区，润滑油含量超标，齿轮内部空气湿度长期处于较高水平。电腐蚀的影响是齿轮运行过程长期处于电流通过状态。由于齿面咬合部位接触面积小，电流的长期作用会因电火花而产生高温，从而降低齿面的机械性能效果，形成腐蚀。电腐蚀会在风扇齿轮箱的齿轮上形成均匀的摩擦板形状损伤。这种故障在早期腐蚀程度小，损伤均匀，不易被发现[2]。

根据原因和严重程度，风机设备的齿面磨损可分为四种，即微点蚀和宏观点蚀。微点蚀，又称灰板现象，发生在齿轮长期啮合运行过程中，是一种灰色损伤现象。磨损形式的原因很复杂。在大多数情况下，由于齿轮加工过程中的精度问题，齿面有轻微的凹凸。其中，凸起问题会导致油膜不能完全作用于齿轮表面，或覆盖厚度不够。当它处于齿轮啮合过程中时，它会受到更多的摩擦和剪切应力的影响，然后产生疲劳或局部过热，即轻微的点蚀。宏观点蚀反映在齿轮接触面的疲劳剥落上，然后形成一个小的点坑。原因是：齿轮啮合过程中的滚动和滑动受材料缺陷和齿轮冲击力的影响，导致短期负荷过大。在这种情况下，齿面相对滑动产生的剪切应力会在短时间内超过材料的疲劳极限。齿面会出现疲劳裂纹，并伴随着连续运行，裂纹最终在齿轮表面出现块状剥落。

2.2箱体失效

大多数风扇齿轮箱箱都承受着相对稳定的静载荷。在与轴承连接的轴承孔过程中，轴承外圈的跑圈或轴向运动会磨损。

2.3轴承失效

风机齿轮箱的轴承故障主要体现在磨损上。经研究总结，磨粒磨损、粘着磨损和微动磨损有三种情况。磨粒磨损是由于零件加工表面光滑度不足和润滑效果差造成的，不仅会导致运动表面出现硬颗粒，还会导致表面磨损。如果不及时发现和处理，磨损速度会随着设备的运行而逐渐加快。粘着磨损是由于运行过快或润滑效果差导致表面温度过高，材料强度性能下降后会转移。温度下降后硬化会引起应力集中，也会导致裂纹或脱落。微动磨损是由于两个应力面来回运动造成的表面损伤。

33风机齿轮箱主要部件失效预防措施

3.1齿轮故障预防

在齿面腐蚀防治工作过程中，应结合齿轮箱空气滤清器的颜色变化，及时更换故障滤芯。定期对油进行抽样检测，确保非常含量达到正常值。电腐蚀防治措施应做好接地控制，即定期检查齿轮箱是否有电流。此外，通过监测温度、振动、油金属成分、内窥镜等检查工作，尽快发现电腐蚀问题，避免从根本上消除损伤的进一步影响。对于齿面磨损中的微点蚀问题，如负荷和运行环境良好，齿面润滑状态及时调整，大多数情况不会产生进一步影响。宏观点蚀应通过提高加工工艺的稳定性和适用性来选择润滑油。这样，就可以避免高冲击载荷传递到齿轮箱，从而增强齿面磨损的预防和处理效果。

3.2箱体故障预防

首先，保证设备的加工精度，使轴承与孔的配合工艺满足设计和使用要求；其次，为了防止内外温差长期较大，热膨胀和冷收缩不均匀，应做好轴承温度监测，避免配合间隙变化对磨损问题的影响。最后，增加一个止动销。当发现轴承孔有轻微磨损时，应采用金属修复胶、冷焊、激光熔焊等特殊加工措施，提高修复控制效果。

3.3轴承故障预防

轴承磨损的预防工作应保证设备装配过程的清洁度，防止杂质入侵。此外，还应定期进行油物理和化学检测，通过分析检测结果确定初始磨损，然后有效预防。除了专业的石油检测实验室外，测试工作还可以均匀地涂抹在白纸上。在黑暗的光线环境中，强光照射也可以根据反射情况大致确定油中的磨粒数量。防止粘着磨损，应以避免高温为工作重点，即通过润滑和散热处理，提高预防和控制效果。为防止微磨损，应确保风扇长期停机阶段，禁止锁定轮毂，使其在桨状态下自动旋转，以避免在某个地方来回微动。

3结语：

综上所述，风机齿轮箱的故障主要集中在齿轮、轴承和箱体上。除了提高设备的加工精度外，还应进行润滑和散热处理，从预防的角度提高风机发电设备的运行和使用效率。事实证明，只有这样，风机齿轮箱才能不受恶劣运行环境等因素的影响，并以高稳定性服务于该地区的电力开发利用项目。