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风力发电机组偏航减速器小齿轮断裂分析
作者:管理员    发布于:2014-07-03 20:15:40    文字:【】【】【
摘要:中国电力能源风力发电网讯:摘要:针对风力发电机组偏航减速器小齿轮断裂的现象,分别从齿轮材料、装配、冲击载荷和低温四个方面进行了详细的分析,并提出了相应的解决措施,提高了风力发电机组的运行稳定性,也为后续机组设计提供了宝贵的现场经验。1.引言风力发电机组地处环

中国电力能源风力发电网讯:摘要:针对风力发电机组偏航减速器小齿轮断裂的现象,分别从齿轮材料、装配、冲击载荷和低温四个方面进行了详细的分析,并提出了相应的解决措施,提高了风力发电机组的运行稳定性,也为后续机组设计提供了宝贵的现场经验。

1.引言

风力发电机组地处环境比较恶劣的地区,所受载荷比较复杂,而且冬季最低温度低于-30℃,风速经常超过20m/s,风向变化较频繁。风机的偏航系统主要起到对风作用,它与风力发电机组的测风系统和控制系统相互配合,使叶轮始终处于迎风状态,来保证风力发电机组能够获得最大的风能。由于各种复杂的原因及载荷使得偏航系统更容易失效。某风场于2007年初并网运行,在2009年初开始发现偏航减速器小齿轮有断裂现象,损坏比例大概为10%,超过了损坏的正常值。

2.偏航系统的构成和原理

机组偏航系统中主要包括:偏航电机、偏航减速器(包含偏航小齿轮)、偏航轴承(包含偏航大齿轮)、偏航制动器及相关的其它部件,如图1。

机组采用主动偏航对风方式,安装在风机上的风向标及时准确的测出风向,然后传输给风机的偏航控制系统,控制系统根据风向标信号启动偏航电机,偏航电机驱动偏航减速器,偏航减速器小齿轮驱动偏航轴承外圈大齿轮,使风机对风。偏航系统中偏航制动器为液压钳式制动器,当机组迎风运行时,液压系统提供一定的压力,保证机组平稳运行;当风向发生变化需要偏航时,液压系保持一定余压,偏航制动器提供必要的制动力矩,大大减少风机在偏航过程中的冲击载荷,可使机组平稳偏航。

3.偏航小齿轮断裂分析

3.1材料分析

偏航小齿材料为42CrMo,直径为235mm,齿面设计硬度HRC50~HRC60,芯部硬度HRC30~HRC40,偏航小齿为锻造、表面渗氮处理。针对断裂的偏航小齿轮选取了2件进行材料分析,编号为1#、2#。

3.1.1宏观分析。小齿起裂位置位于齿根部,断裂部位均位于齿的上半部分(见图2)。断口断面平整,有金属光泽,所有断裂件形貌相似(见图3)。部分未断裂齿轮的下半部位的齿尖有明显外来挤压损伤现象,齿尖变形严重(并非拆卸时留下的),如图4所示。在未断裂小齿的其他齿面上发现啮合面积只占齿面1/2,上部分齿顶也有磨损现象(见图5)。

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