風力發電機組齒輪箱油溫高原因分析及處理

王偉偉

摘要：風能是太陽能的一種轉換形式，是清潔的可再生能源，風力發電不依賴礦物能源，無環境污染，沒有燃料價格風險，發電成本穩定，且蘊藏巨大，分布廣泛。近來來，風電裝機容量快速發展，為企業帶來了顯著的經濟效益和社會效益，但也面臨了一些設備問題，比如，風機齒輪箱過溫問題在多種機型上都有出現，在某些機組上更為突出，相關人員一直未能找到有效的解決方案，因此，找出一種經濟，實用的改造方案勢在必行。

關鍵詞：風力發電;齒輪箱;油溫;原因;處理

引言 本文通過論述風力發電機組齒輪箱油溫高的原因以及存在的風險危害，結合齒輪油散熱系統工作原理，提出了相應的解決方案與措施。風電場根據實際情況選擇合理的處理方案，可有效降低齒輪箱油溫，避免齒輪油超溫停機，延長齒輪箱整體使用壽命。

一.齒輪箱過溫的原因

1.出現齒輪箱油溫過高的風機機型，其齒輪箱潤滑油散熱所用的散熱器都采用了油（風）冷卻器，它是以空氣作為熱交換介質進行散熱的，油的降溫過程是通過冷卻器散熱片的油通道和風通道熱量置換完成的散熱片和通風量直接影響散熱效率。由于業主所處的地理環境情況，風電場附近的大量柳樹，楊樹，每年春天飄飛的柳絮，楊絮和塵土可能附著在齒輪箱散熱片上，這種現象比較常見，容易造成齒輪箱散熱效率下降。另外，如散熱片有漏油或滲油現象出現，灰塵，毛絮會快速粘附堵塞散熱片，且很難清洗掉，降低散熱效率。

2.設計使用環境與實際使用環境有差異

在歐洲的大部分機型設計中，空氣溫度按40度設計，超過則降功率運行或停機。但在國內，夏季高溫天氣風電機組的實際運行中，由于機艙內設備散熱以及日照輻射等因素，導致機艙的溫度可高達50度以上，而冷卻器又是從機艙內吸風，導致油溫與空氣溫度差減小，而冷卻器的冷卻功率變大，因此機艙的溫度越高，造成冷卻功率減小。

3.溫控閥失效因素

溫控閥失效引起部分流量不經過散熱器而直接回到齒輪箱，則必然導致油溫高。溫控閥損壞是一個不確定因素，應進行專業判斷或進行更換判斷，發現是此故障引起的齒輪箱過溫，及時維修。

二.散熱改造方案及分析

1.日常維護方法

應定期進行油品檢查檢測，如有關參數超標，應對油品進行過濾或換油。油品質量下降會使齒輪磨損加快，影響齒輪箱效率，當齒輪箱效率下降后，換油只能緩解齒輪箱過溫，但不能根治，應考慮其它改造方案。

2.設計更換大功率冷卻器 要解決齒輪箱效率降低等因素造成的過溫問題，須提高潤滑系統的換熱能力，因此必須增加系統中風（油）冷卻器的當量冷卻功率，在不改變原有油路及風機結構的情況下，設計更換更大功率的冷卻器是一種可行的方案。

3.改進散熱器參數和控制策略 通過調查后重新修訂了齒輪箱油溫相關參數的設定，并針對溫度報警和故障進行重新優化，增加變頻器及其軟件控制策略，實現了機艙內溫度的控制，設計實現散熱器的功能可以恢復，并可避免柳絮，灰塵等對散熱器造成的再次污染，風機可在較高環境溫度情況下仍可以滿負荷運行，改變相關部件的工作過程。

4.加裝前置濾網

在散熱片的下方加裝前置濾網，防止柳絮，楊絮，灰塵堵塞散熱片。在一定程度上緩解了飛絮的沖入，但濾網密度的選擇很重要，如果選擇不當，很可能改變靜壓差，降低通風量，濾網需定期清洗或更換。這個方案同樣無法解決齒輪箱效率下降散熱量不足的問題，可以作為其他方案的補充措施。

5.加裝散熱器獨立冷卻風道 在機艙內部增設獨立油冷卻風道，使油冷散熱器的冷卻介質由機艙內部空氣變為機艙外部空氣，冷卻介質溫度降低有利于提高散熱器的散熱效果，避免齒輪箱散發的油氣散熱板造成污染，保證散熱器的清潔，同時確保油冷卻散熱器的散熱能力。由于機艙內熱輻射，太陽照射等因素，無法形成通流，即便解決了齒輪箱的問題，也因此千萬機艙溫度過高，進而引起控制柜等溫度過高等此生問題，需在機艙加裝軸流風機，這對機艙整體結構，穩定性影響較大，同時要考慮軸流風機位置安裝的可行性。

6.優化升級散熱片

為提高通風效率，縮小散熱器的面積，設計時散熱器采用了帶翹翅的冷卻結構。該結構在提升散熱能力的同時，不可避免的造成了柳絮等雜質容易附在散熱片上，導致散熱片堵塞。更換新型散熱板，只替換原有散熱板，散熱能力比原散熱板要強，且柳絮，楊絮不易掛在散熱板縫隙中。

結束語：油溫過高容易引起潤滑油化學性能降低，容易造成齒面損傷和損壞，影響風機的正常運行。因此，當遇到齒輪箱油溫異常時，因分析原因，采取有效措施排除其故障，保證設備穩定可靠運行。以改善齒輪箱散熱效果為目的，本文作者結合齒輪油散熱系統的工作原理，提出了多種改造方案，并進行了經濟性與實效性的對比與分析。風電場根據自身設備情況選用合適的改造方案，可有效降低齒輪箱的油溫，避免齒輪油超溫停機，延長齒輪箱整體使用壽命。風電發電機組是一個非常復雜的系統，造成齒輪箱油溫過高的因素較多，本文主要探討了發生超溫后如何有效散熱的問題，但未曾有研究造成齒輪箱油溫箱的內部本質原因，比如齒輪箱摩擦較大，傳動效率降低，在后續工作中我們將不斷的進行深入研究這方面的問題。

參考文獻：

[1] 徐濤，2014中國風電裝機容量統計[J].風能產業，2015（4）.

[2] 楊校生.風力發電技術與風電場工程[M].化學工業出版社，2012.

[3] 陳云花，大型風力發電機組運行狀態檢測研究[M].2009.

（作者單位：大唐靈寶風機發電有限責任公司）