风电齿轮箱介绍课件.ppt

中广核桥六第二风电场2017年8月25日,中广核桥六第二风电场,风电齿轮箱简介,2023/1/13,2,风电齿轮箱简介2022/9/242,2023/1/13,3,风力发电机结构图,双馈式风机,永磁直驱式风机,2023/1/13,3,2023/1/13,3,2022/9/243风力发电机结构图双馈式风机永磁直驱式风机,2023/1/13,4,齿轮箱结构：1、一级行星两级平行级2、两级行星一级平行级3、带主轴齿轮箱4、紧凑型齿轮箱（半直驱齿轮箱）,齿轮箱与主轴联接方式：1、收缩盘联接2、法兰联接,齿轮箱与电机联接方式：1、键联接2、收缩盘联接,齿轮箱固定方式：1、弹性支持轴联接2、方块联接,风电主齿轮箱结构,2023/1/13,4,2023/1/13,4,2022/9/244齿轮箱结构：齿轮箱与主轴联接方式：齿轮箱,2023/1/13,5,行星轮系介绍,行星轮系是只具有一个自由度的轮系，一个原动件即可确定执行件的运动。原动件通常为中心轮（风电齿轮箱中一般指太阳轮）或者系杆（风电齿轮箱中一般指行星架），即与行星轮直接接触的中心轮或系杆作为原动件带动行星齿轮，一方面行星轮绕着自身的轴线自转，另一方面行星轮又随着系杆（行星架）绕一固定轴线回转。行星轮系和差动轮系统称为周转轮系 一个周转轮系由三类构件组成：一个系杆（行星架）、一个或几个行星轮（目前主要为三个行星轮，部分载荷大的为四个行星轮，带柔性销的可具有更多的行星轮）、一个或几个与行星轮相啮合的中心轮（目前主要为两个，一个太阳轮，一个齿圈）行星轮系中，两个中心轮有一个固定（目前常见的为齿圈固定）；差动轮系中，两个中心轮都可以动。目前国内外常见的风电齿轮箱主要为行星轮系结构，但也有部分厂家选用的为差动轮系。因此本文主要介绍的是行星轮系结构。行星轮系相对平行轴系的优点：结构紧凑、体积小、质量小、承载能力大、噪音小等；行星轮系相对平行轴系的缺点：结构复杂、加工要求高、装配要求高等。,2023/1/13,5,2023/1/13,5,2022/9/245行星轮系介绍行星轮系是只具有一个自由度的,2023/1/13,6,一级行星两级平行结构,该种结构主要用于2MW以及2MW以下功率的风电齿轮箱，用一组平行级代替行星级，可靠性高，但体积与重量大,2023/1/13,6,2023/1/13,6,2022/9/246一级行星两级平行结构该种结构主要用于2M,2023/1/13,7,两级行星一级平行结构,该种结构主要用于2.5MW以上功率的齿轮箱，承载能力强，体积小，重量轻，直径小但横向长。部分2MW以下齿轮箱也采用了该种结构,2023/1/13,7,2023/1/13,7,2022/9/247两级行星一级平行结构该种结构主要用于2.,2023/1/13,8,带主轴齿轮箱,主轴安装在齿轮箱内部,2023/1/13,8,2023/1/13,8,2022/9/248带主轴齿轮箱主轴安装在齿轮箱内部2022,2023/1/13,9,紧凑型齿轮箱,通常也叫半直驱齿轮箱，半直驱是兼顾有直驱和双馈风电机的特点。与双馈机型比，半直驱的齿轮箱的传动比低；与直驱机型比，半直驱的发电机转速高。这个特点决定了半直驱一方面能够提高齿轮箱的可靠性与使用寿命，同时相对直驱发电机而言，能够兼顾对应的发电机设计，改善大功率直驱发电机设计与制造条件。,2023/1/13,9,2023/1/13,9,2022/9/249紧凑型齿轮箱通常也叫半直驱齿轮箱，半直驱,2023/1/13,10,紧凑型齿轮箱,半直驱齿轮箱的一个发展趋势，这种半直驱齿轮箱与电机设计成一体，以降低齿轮箱重量，但对于齿轮箱的设计要求提高。,2023/1/13,10,2023/1/13,10,2022/9/2410紧凑型齿轮箱半直驱齿轮箱的一个发展趋势,2023/1/13,11,齿轮箱与主轴联接方式,收缩盘联接一般用于3MW以下机型无法满足更大功率机型的需求,法兰联接可用于更大功率机型,2023/1/13,11,2023/1/13,11,2022/9/2411齿轮箱与主轴联接方式收缩盘联接法兰联接,2023/1/13,12,齿轮箱与电机联接方式,键联接,收缩盘联接,2023/1/13,12,2023/1/13,12,2022/9/2412齿轮箱与电机联接方式键联接收缩盘联接2,2023/1/13,13,齿轮箱固定方式,弹性支撑轴联接,方块联接,2023/1/13,13,2023/1/13,13,2022/9/2413齿轮箱固定方式弹性支撑轴联接方块联接2,2023/1/13,14,一般风电齿轮箱铭牌包含以下信息：1、型号-齿轮箱型号；2、功率-额定状态下齿轮箱的运行功率，非风机（发电机）功率；3、速比-齿轮箱的输出转速与输入转速的比值；4、输入转速-额定状态下齿轮箱行星架的输入转速（叶片转速）；5、输出转速-额定状态下齿轮箱高速轴的输出转速（发电机转速）；6、重量-一般指齿轮箱出厂前的重量，不含润滑油，可能含收缩盘（如果发货时不含收缩盘，显示的重量则不含收缩盘）；7、润滑油型号-推荐的润滑油牌号，只有设计认可的润滑油才允许使用；同时，也是齿轮箱出厂前试验所用的润滑油牌号，更换其他允许的润滑油须经过一系列清洗；8、润滑油量-齿轮箱设计的润滑油量，能够满足齿轮箱正常运行。9、序列号-齿轮箱唯一的编号，通过编号可以查到齿轮箱制造过程的数据；10、生产日期-齿轮箱的制造日期,齿轮箱铭牌,2023/1/13,14,2023/1/13,14,2022/9/2414一般风电齿轮箱铭牌包含以下信息：齿轮箱,2023/1/13,15,2023/1/13,15,齿轮箱铭牌,2023/1/13,15,2022/9/24152022/9/2415齿轮箱铭牌202,2023/1/13,16,某1.5MW齿轮箱装配图,行星级,中间级,高速级,2023/1/13,16,2023/1/13,16,2022/9/2416某1.5MW齿轮箱装配图行星级中间级高,2023/1/13,17,风电齿轮箱结构详细描述,行星级,2023/1/13,17,2023/1/13,17,2022/9/2417风电齿轮箱结构详细描述行星级太阳轮收缩,2023/1/13,18,风电齿轮箱结构详细描述,中间级,2023/1/13,18,2023/1/13,18,2022/9/2418风电齿轮箱结构详细描述中间级中间轴叶片,2023/1/13,19,风电齿轮箱结构详细描述,高速级,2023/1/13,19,2023/1/13,19,2022/9/2419风电齿轮箱结构详细描述高速级高速轴中间,2023/1/13,20,风电齿轮箱常用轴承类型：1、短圆柱滚子轴承 NU2、短圆柱滚子轴承NJ3、单列满装圆柱滚子轴承NCF4、双列满装圆柱滚子轴承NNCF5、圆锥滚子轴承6、四点接触球轴承7、深沟球轴承8、无外圈双列满装圆柱滚子轴承9、球面滚子轴承,轴承,2023/1/13,20,2023/1/13,20,2022/9/2420轴承2022/9/24202022/9,2023/1/13,21,1、短圆柱滚子轴承 NU2、短圆柱滚子轴承NJ单列圆柱滚子轴承的滚子与滚道为线接触轴承，可以承受很重的径向负荷。同时，挡变结合滚子的特殊设计和表面处理，能产生良好的润滑效果与减少摩擦，降低轴承的运行温度，因此适用于高速旋转。该系列轴承是内圈和外圈可以分开的轴承。单列圆柱滚子轴承各种不同设计的轴承，主要区别在于挡边的布置。NU型轴承在外圈的两侧带挡边，内圈无挡边。可允许轴相对于轴承座之间在两个方向产生轴向位移。NJ型轴承在外圈的两侧带挡边，内圈的一侧带挡边。因此可以在一个方向做轴向定位。同时，NJ型轴承还可以承受一个方向上一定程度的轴向负荷。,轴承,2023/1/13,21,2023/1/13,21,2022/9/24211、短圆柱滚子轴承 NU轴承2022/,2023/1/13,22,3、单列满装圆柱滚子轴承NCF满装圆柱滚子轴承由于没有保持架，可以容纳更多的滚子，因此适用于承受极重的径向负荷。但其允许的运行转速却远低于带保持架的圆柱滚子轴承，因此不适用转速较高的地方。这里主要介绍的是NCF系列轴承。NCF型轴承的内圈带两个挡边，外圈带一个挡边，因此可承受一个方向的轴向负荷和作一个方向的轴向定位。外圈无挡边的一侧装有一个卡环，可以防止滚子溜出。这种结构允许轴与轴承座之间有一定的轴向位移。NCF型轴承的外圈、滚子以及内圈可以在特殊拆卸后分离。NCF型轴承除了能承受径向载荷之外，还可承受一定的轴向载荷，其轴向负荷承载能力主要取决于滚子端面与挡边的接触面能承受多大的负荷。,轴承,2023/1/13,22,2023/1/13,22,2022/9/24223、单列满装圆柱滚子轴承NCF轴承20,2023/1/13,23,4、双列满装圆柱滚子轴承NNCF双列满装圆柱滚子轴承由于没有保持架，可容纳最多的滚子，因此适用于承受极重的径向负荷，但其允许的运行转速却远低于带保持架的圆柱滚子轴承，一般用作承载极高的行星轮轴承。这里主要介绍的NNCF型轴承NNCF型轴承的内圈带三个挡边，外圈带一个挡边，因此可承受一个方向的轴向负荷和作一个方向的轴向定位。外圈在挡边的另一侧装有一个卡环，可以防止滚子溜出。这种结构允许轴与轴承座之间有一定的轴向位移。NNCF型轴承的外圈、滚子以及内圈可以在特殊拆卸后分离。,轴承,2023/1/13,23,2023/1/13,23,2022/9/24234、双列满装圆柱滚子轴承NNCF轴承2,2023/1/13,24,5、圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承内外圈的滚道和滚子均为锥形，能够承受联合负荷（同时作用的径向和轴向负荷）。轴承的轴向负荷承受能力取决于接触角a的大小，接触角越大，轴向负载能力越高。圆锥滚子轴承室分离式的设计，即内圈、滚子-保持架合成一个独立的组件，与外圈可以分别独立的安装。在应用单列圆锥滚子轴承的轴承配置中，必须考虑这类轴承的特殊性，其必须与另一个圆锥轴承配对才可以使用，或以配组轴承方式。,轴承,2023/1/13,24,2023/1/13,24,2022/9/24245、圆锥滚子轴承轴承2022/9/24,2023/1/13,25,5、圆锥滚子轴承在轴承配置中，如果单个圆锥滚子轴承的负载能力不足，或轴需要作两个方向的轴向定位，可以应用双列配对轴承。配对方式包括面对面、背对背以及串联。目前在风电齿轮箱上最常用的方式为面对面配置。面对面配置：面对面配置的配对轴承中，在两个外圈之间有一个隔圈，制造过程相对简单。面对面配置中，轴承组可以承受作用在两个方向的轴向负荷，但每个轴承仅能承受一个方向的轴向负荷。,轴承,2023/1/13,25,面对面,面对面,串联,2023/1/13,25,2022/9/24255、圆锥滚子轴承轴承2022/9/24,2023/1/13,26,6、四点接触球轴承四点接触球轴承室径向单列角接触球轴承，特殊设计的滚道使其能承受作用在两个方向的轴向负荷。虽然这种型号的轴承能承受某个一定的径向负荷，但目前在风电齿轮箱上主要用于承受轴向负荷。QJ系列四点接触球轴承的内圈为剖分的，剖分的内圈使轴承能装进更多的钢球，因此有很高的负载能力。轴承是分离型的设计，外圈连钢球-保持架组件为一个整体，和两剖分的内圈可以分别独立安装。在风电齿轮箱的设计中，QJ系列四点接触球轴承是与另一个径向轴承共同使用，QJ轴承只纯粹作为推力轴承，外圈安装在轴承座上留有一定的间隙。为防止外圈在轴承座中转动，可选择外圈带两个互成180度的定位槽的轴承。,轴承,2023/1/13,26,2023/1/13,26,2022/9/24266、四点接触球轴承轴承2022/9/2,2023/1/13,27,7、深沟球轴承单列深沟球轴承的应用范围非常广，其设计简单、不可分离（整个轴承为一体），适用于高转速甚至极高转速运行，并且非常耐用，无需经常维护。深沟形的滚道加上滚道与钢球之间有极好的密合度，使得深沟球轴承即使在高转速条件下除了承受径向负荷外，还可以承受双向的轴向负荷。目前深沟球轴承一般用于承载极小的管轴轴承。,轴承,2023/1/13,27,2023/1/13,27,2022/9/24277、深沟球轴承轴承2022/9/242,2023/1/13,28,8、无外圈双列满装圆柱滚子轴承目前在3MW及3MW以上功率的机型中使用。顾名思义，无外圈轴承只有内圈以及滚动体，没有外圈，无外圈轴承安装在行星轮内，以行星轮内孔作为轴承的外圈。与有外圈的行星轮轴承比较，在同等尺寸下，无外圈轴承的滚子更多，承载能力更大，适用于大MW级（3MW及其以上）的齿轮箱。缺点是对行星轮材料、热处理以及加工的要求比较高。,轴承,2023/1/13,28,2023/1/13,28,2022/9/24288、无外圈双列满装圆柱滚子轴承轴承20,2023/1/13,29,9、球面滚子轴承球面滚子轴承有两列滚子，外圈有一共用的球面滚道，内圈有两个滚道，与轴承的垂直轴线成某一角度。这种轴承结合了多种设计的特点，在许多高要求的应用中，还没有其他轴承可以完全替代。球面滚子轴承能自动调心，因此可以承受较大的对准误差，如轴与轴承座之间的角度误差或轴的挠曲。球面滚子轴承除了有很高的径向负荷承载能力之外，还可以承受作用在两个方向的重轴向负荷。球面滚子轴承带有润滑孔和润滑槽，能更方便和简易地进行润滑。,轴承,2023/1/13,29,2023/1/13,29,2022/9/24299、球面滚子轴承轴承2022/9/24,2023/1/13,30,轴承,轴承游隙：1、游隙的概念：轴承的游隙是指一个轴承套圈相对于另一个轴承套圈在径向或轴向可移动的距离，故游隙又分为径向游隙和轴向游隙。2、游隙的作用：轴承在运行时，游隙不能太大，也不能太小。游隙太大，会造成同时承受载荷的滚子数量减少，单个滚子的载荷增大，从而降低轴承的旋转精度，降低轴承的使用寿命；游隙太小，会使滚子的摩擦力增大，产生的热量增大，加剧磨损，同样降低轴承的使用寿命，严重的甚至会导致卡死。,2023/1/13,30,2023/1/13,30,2022/9/2430轴承轴承游隙：2022/9/24302,2023/1/13,31,轴承,3、径向游隙：分为安装前游隙、安装后游隙、工作游隙。安装前游隙是指轴承厂将轴承制造完成后的游隙，属于初始游隙（该游隙是在设计阶段轴承选型的时候确定的，对于有特殊游隙要求的轴承，在维修的时候也须更换相应游隙的轴承）；安装后的游隙是指轴承安装在轴上以及轴承孔内后的游隙（该游隙受轴承安装前游隙、轴承与轴颈的配合以及轴承与轴承孔的配合的影响）；工作游隙是指轴承处于稳定运转状态时的游隙（在确定安装后游隙的前提下，影响该游隙的主要因素有轴承的载荷、转速、润滑油温等）。一般情况下，安装前游隙安装后游隙工作游隙。由于径向游隙主要是在设计阶段就已确定（除加工错误外），在轴承装配的时候不需要对这类轴承进行游隙调整。4、轴向游隙：目前主要针对圆锥滚子轴承（配对），配对的圆锥滚子轴承在安装在轴上以及轴承孔内后，须通过吊装整个轴系来测量配对轴承的轴向游隙，再通过配磨配对轴承中间隔圈来调整轴承轴系游隙达到要求值（该要求值实际为配对圆锥滚子轴承的安装后游隙）。同样，由于游隙的重要性，在维修齿轮箱的时候也需要对配对圆锥滚子轴承进行游隙调整。厂家推荐：球轴承：工作游隙应为零，或者有轻微的预紧；圆柱滚子、球面滚子、圆锥滚子轴承：在运行时必须留有一定的剩余游隙（即使是很小的游隙）。,2023/1/13,31,2023/1/13,31,2022/9/2431轴承3、径向游隙：分为安装前游隙、安装,2023/1/13,32,收缩盘,1、用途：将主轴与行星架压紧锁死，传递扭矩到齿轮箱，防止两者有相对移动。2、原理：收缩盘安装在行星架外圆（自由状态下内、外环端面存在高度差），在主轴装入行星架内孔后，通过拧紧联接收缩盘内环与外环的螺栓，对内环与外环施加轴向力，最终促使内、外环端面齐平。在这个过程中，内环受挤压缩小，进而抱紧行星架与主轴，行星架与主轴间足够的压紧力产生足够大的摩擦力，将两者牢牢固定。,2023/1/13,32,2023/1/13,32,2022/9/2432收缩盘1、用途：2022/9/2432,2023/1/13,33,收缩盘,3、结构：完整的收缩盘由以下部分组成：外环、内环、高强度螺栓（10.9或者12.9级，不得用普通螺栓）、高强度垫片以及收缩盘铭牌。4、安装：收缩盘铭牌或齿轮箱使用说明书提供收缩盘螺栓的拧紧力矩，通过收缩盘专用安装工具进行快速安装，或者逐圈拧螺栓，或者对称拧，最终将收缩盘内、外环端面打到齐平为止。,2023/1/13,33,内环,外环,2023/1/13,33,2022/9/2433收缩盘3、结构：2022/9/2433,2023/1/13,34,润滑油由基础油以及不同种类的添加剂调和而成。根据基础油的不同，润滑油可分为矿物油和合成油。合成油是合成基础油和添加剂调和而成。合成基础油：指采用化学原料，在添加剂条件下使用化学方法生成的基础油。矿物基础油：从原油中蒸馏、精制、脱蜡、加氢等生产工艺。通常，由于合成基础油的分子结构单一，纯净，可根据性能要求设计不同的分子结构。因此，合成润滑油的性能远优于矿物油，主要原因是合成基础油的性能远优于矿物基础油，但价格也相对较高。风电齿轮箱常用合成基础油油:PAO（聚烯烃），PAG（聚醚）等。添加剂分为：表面保护添加剂：抗磨和极压、减摩剂、抗微点蚀/抗点蚀、抗蚀防锈等；流体保护添加剂：抗氧钝化剂、抗泡剂等；性能改进添加剂：粘度改进剂、降凝剂、抗乳化等目前推荐使用的润滑油牌号主要有：Mobilgear SHC XMP 320 Optigear Synthetic X320注：对于不同牌号的润滑油（包括同一品牌不同牌号的润滑油），不允许混加，必须将齿轮箱内部残油清理干净后才可以加入其它牌号的润滑油。,润滑油,2023/1/13,34,2023/1/13,34,2022/9/2434润滑油由基础油以及不同种类的添加剂调和,2023/1/13,35,润滑油主要技术指标：,润滑油,风电齿轮箱润滑油常规检测项目：外观、粘度、总酸值、水份、金属元素分析、PQ磨损指数、磨粒铁谱分析、清洁度等。目前风电行业推荐的润滑油更换周期是三年。,2023/1/13,35,2023/1/13,35,2022/9/2435润滑油主要技术指标：润滑油风电齿轮箱润,2023/1/13,36,润滑油清洁度：依据ISO4406标准，对风电齿轮箱润滑油进行检测，检测有在线检测和离线检测两种方式，采集油样点为过滤器之前（此时的油样为油池油样）。风电齿轮箱润滑油清洁度要求：至少为ISO 4406 15/12，具体指标见下图。下图中与润滑油清洁度等级对应的数字为每毫升油液中所含的颗粒数（上限）。,润滑油,2023/1/13,36,2023/1/13,36,2022/9/2436润滑油清洁度：润滑油2022/9/24,2023/1/13,37,一级行星两级平行级a、扭力臂b、箱体,内窥检查结构,扭力臂主要观察行星级，包括齿圈，行星轮，太阳轮以及行星轮轴承,箱体主要观察平行级，包括高速轴、齿轮、中间轴、大轮以及平行级轴承,2023/1/13,37,2023/1/13,37,2022/9/2437一级行星两级平行级内窥检查结构扭力臂箱,2023/1/13,38,风电齿轮箱除了机械件外，还有一些外部附件，譬如电气附件，以其自有的功能支撑齿轮箱的良好运行。以下列出了风电齿轮箱的常用外部附件，不同的齿轮箱可能会有部分差异。1、润滑冷却系统2、机械泵3、压差开关4、压力传感器/压力开关/压力表5、接线盒6、加热器7、温度传感器8、液位报警器9、液位计10、空气滤清器11、电缆,风电齿轮箱外部附件,2023/1/13,38,2023/1/13,38,2022/9/2438风电齿轮箱除了机械件外，还有一些外部附,2023/1/13,39,1、用途：润滑油的主要功能为润滑（形成油膜，减噪、吸振、减少摩擦等）、冷却（热量传导，降低齿轮轴承温度）、清洁（带走污染物）以及保护（防止腐蚀）。综上所述，源源不断的、干净、适宜温度的润滑油能够很好的提升齿轮、轴承的可靠性，提高齿轮箱的运行寿命。润滑冷却系统主要就是针对上述要求设计的。润滑系统能够提供源源不断的润滑油；过滤器能过过滤润滑油液中的杂质，洁净润滑油；冷却系统能够降低润滑油的温度。2、结构：润滑冷却系统分为润滑系统、冷却系统以及传感器。润滑系统：吸油管、电机泵、电机、过滤器、连接阀块、温控阀以及相应的连接胶管，部分齿轮箱的设计包含机械泵；冷却系统：分为风冷和水冷。目前风电齿轮箱上用的比较多的为风冷，风冷包括风扇、电机以及相应的连接胶管；传感器：包括压差开关、压力传感器、压力开关等。,润滑冷却系统,水冷,风冷,2023/1/13,39,2023/1/13,39,2022/9/24391、用途：润滑冷却系统水冷风冷2022,2023/1/13,40,电机,电机泵,风扇,吸油管,过滤器,机械泵,风扇电机,温控阀,压差开关,压力表,压力开关/压力传感器,连接阀块,润滑冷却系统,透气线,2023/1/13,40,2023/1/13,40,2022/9/2440电机电机泵风扇吸油管过滤器机械泵风扇电,2023/1/13,41,润滑冷却系统,2023/1/13,41,2023/1/13,41,2022/9/2441润滑冷却系统2022/9/244120,2023/1/13,42,1、通过电机泵以及机械泵（齿轮箱转动时运行）将润滑油从齿轮箱油池吸出，润滑油经过滤器后到达温控阀。2、温控阀能够根据通过的润滑油油温来自动控制润滑油的流向。当通过的润滑油油温低于45C时，润滑油直接进入齿轮箱(由于此时的润滑油温度较低，不需要进行冷却)；当通过的润滑油温高于45C时，温控阀阀芯开始动作，此时的润滑油部分直接进入齿轮箱，部分通过冷却系统进入齿轮箱；当通过的润滑油温高于60C时，温控阀阀芯完全关闭，此时的润滑油完全通过冷却器进入齿轮箱（此时的润滑油温度较高，须经冷却后才能进入齿轮箱）。3、当油池温度高于60C或者高速轴轴承温度高于70C时，风扇低速开始启动，当油池温度高于65C或者高速轴轴承温度高于80C时，风扇高速开始启动。对于双速电机，风扇高速时的冷却功率高于风扇低速（部分冷却系统只使用单速电机）。,润滑冷却系统,2023/1/13,42,2023/1/13,42,2022/9/24421、通过电机泵以及机械泵（齿轮箱转动时,2023/1/13,43,4、目前风电齿轮箱的过滤器通常是双精度过滤，包含粗滤（通常为25um或者50um）和精滤（10um）。在低温状态下，润滑油的粘度较高，滤芯上的单向阀打开（即润滑油的压力超过单向阀的压力值），润滑只经过粗滤；当油温温度较高时，油压较低，滤芯上的单向阀关闭（即润滑油的压力小于单向阀的压力），润滑油经过精滤。滤芯的更换周期不超过一年，如果期间压差开关报警显示滤芯堵塞，则须立即更换滤芯。部分风机会在齿轮箱上额外增加离线过滤系统，离线过滤5、溢流阀在低温状态下，由于润滑油的粘度较高，电机泵出口处的润滑油压力非常大，如果进入过滤器会对过滤系统造成损害。因此，在电机泵出口处设计一个溢流阀，溢流阀直接连接齿轮箱，当电机泵出口处的润滑油压力超过溢流阀的压力时候（假定12bar），那么润滑油会直接从溢流阀进入到齿轮箱内部（这个进入齿轮箱内部是直接流回齿轮箱油池，不是通过油路分配器进入）。6、当油液或者润滑系统中有气泡时，气泡通过油路系统进入齿轮啮合区或轴承滚动区时，会对齿轮与轴承造成损坏，因此需要通过透气线将系统中的气泡排出。,润滑冷却系统,2023/1/13,43,2023/1/13,43,2022/9/2443润滑冷却系统2022/9/244320,2023/1/13,44,通过齿轮箱齿轮的旋转带动机械泵输入轴的旋转，将润滑油从齿轮箱油池内吸出，经过滤器过滤后进入到齿轮箱内部。与电机泵相比，机械泵的运行不受电的影响，只要齿轮箱处于运转状态，机械泵就一直工作。即使风机断电，齿轮箱仍有润滑。,2023/1/13,44,机械泵,2023/1/13,44,2022/9/2444通过齿轮箱齿轮的旋转带动机械泵输入轴的,2023/1/13,45,压差开关,1、用途：用于测量齿轮箱过滤器滤芯两侧润滑油的压力差。,2023/1/13,45,压差开关,2023/1/13,45,2022/9/2445压差开关1、用途：2022/9/244,2023/1/13,46,2、工作原理：当滤芯在吸纳润滑油中污物颗粒的时候，滤芯两侧的润滑油压力会逐步增大。当压力增大到设定值（压差开关的设定值），压差开关启动。风机维护人员须立即更换或者清洗滤芯（部分厂家的粗滤可以清洗，精滤须更换）。部分压差开关带警报功能，譬如在达到设定压力的75%时，进行报警，在达到设定压力时，开关断开。,压差开关,压差开关,2023/1/13,46,2022/9/24462、工作原理：压差开关压差开关2022,2023/1/13,47,1、用途：齿轮箱在正常运行时（流量充足且温度适宜），齿轮箱的进油压力较高，此时，齿轮箱得到充分的润滑。当齿轮箱出现异常，譬如流量不够（部分地方漏油或者电机泵出现损坏）、温度过高（润滑油未经冷却器冷却或冷却器冷却功率下降）等，都会对齿轮箱的润滑造成影响，进而影响齿轮箱的寿命。而上述异常状况最直接的体现就是齿轮箱总的进油压力过低。压力传感器/压力开关/压力表就是用于测量齿轮箱总的进油压力。,2023/1/13,47,压力传感器/压力开关/压力表,压力传感器/压力开关/压力表,2023/1/13,47,2022/9/24471、用途：2022/9/2447压力传,2023/1/13,48,2.功能压力传感器/压力开关/压力表安装在齿轮箱的油路分配器上（齿轮箱总的进油口处）。压力传感器用于测量齿轮箱总的进油压力，传递给系统的是测得的压力值。压力开关则是当齿轮箱总的进油压力低于设定值时（一般为0.8bar或者1bar），压力开关断开，齿轮箱停机，进而保护齿轮箱。压力表是机械可读式仪表，可以直接通过肉眼读得齿轮箱总的进油压力。,压力传感器/压力开关/压力表,压力表,压力开关,2023/1/13,48,2022/9/24482.功能压力传感器/压力开关/压力表,2023/1/13,49,1、用途：将齿轮箱上的所有电气元件通过电缆线连接到接线盒里的接线端子上，主机厂再通过电缆线将接线盒的端子连接到控制系统或者电源上。2、分类接线盒按功能可以分为强电盒与弱电盒。强电盒内连接的为高电压电气件，包括油泵电机、风扇电机以及加热器；弱电盒内连接的为24V低电压电气件，包括温度传感器，压力传感器，压力开关，液位开关等。3、结构接线盒一般由以下部分组成a、壳体-IP防护等级54以上（IP等级为防尘防水等级）b、接线端子-由于电流是通过接线端子、电缆再到各电气件，因此，接线端子的耐压等级须等于或高于电气件的电压；c、电缆锁紧头-在锁紧电缆的前提下IP65以上，这就要求所选用电缆锁紧头匹配电缆线的外径。d、接线图-一般贴在壳体面板里面，整合了齿轮箱所有电气件的接线图，用于用户接线以及后续维修；e、其他附件-警示标贴、壳体面板螺栓。,接线盒,2023/1/13,49,2023/1/13,49,2022/9/24491、用途：接线盒2022/9/2449,2023/1/13,50,接线盒,2023/1/13,50,2022/9/2450接线盒2022/9/2450,2023/1/13,51,1、用途：用于低温型风机，当风机在低温状态下启动时（-30），油池内的润滑油粘度非常高，润滑油近乎固体状态。在这种工况下，齿轮箱的润滑系统无法进行工作。加热器的作用就是对齿轮箱油池的润滑油进行加热。2、工作原理：电加热器(电加热管)是以金属管为外壳，沿管内中心轴向均布螺旋电热合金丝(镍铬，铁铬合金)。金属管与电热合金丝之间的空隙填充具有良好绝缘导热性能的氧化镁砂，管口两端用硅胶或陶瓷密封。通过加热电热合金丝将温度传递到加热器外壳，进而加热外壳周围的润滑油。,加热器,2023/1/13,51,加热器,2023/1/13,51,2022/9/24511、用途：用于低温型风机，当风机在低温,2023/1/13,52,3、接线方式加热器根据结构的差异一般有两种接线方式，两相三线制和三相四线制。4、安装方式a、法兰联接电加热器的加热芯通过加热芯的法兰与外壳联接，再通过外壳的法兰与齿轮箱进行联接。因此，当加热器的内部电热元件出现损坏时，由于不需要更换外壳，可以不用将齿轮箱的润滑油放出，直接更换加热器的加热芯。b、螺纹联接5、强制认证由于加热器属于强电的范畴，因此所选用的加热器必须具有如下的电气强制认证证书：欧洲：CE美国：UL、ETL（任选一）加拿大：CUL、ETL、CSA（任选一）,加热器,2023/1/13,52,2023/1/13,52,2022/9/24523、接线方式加热器2022/9/245,2023/1/13,53,1、用途：用于测量齿轮箱进油、油池以及轴承的温度。2、工作原理：风电所用的温度传感器一般为铂热电阻，又称PT100，PT后的100即表示它在0时阻值为100欧姆。PT100是利用铂丝在温度变化时自身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的。它的受热部分（感温元件）是用细铂丝均匀地双绕在绝缘材料制成的骨架上，当被测介质中有温度梯度存在时，所测得温度是感温元件所在范围内介质层中的平均温度。3、结构&接线：PT100一般有两种不同的结构，单支、双支。单支是指PT100内部只有一个测温元件，接线为两线制；而双支是指两个测温元件封装在一个保护套中，接线为四线制。双支PT100一般用于比较重要的场合，当一个测温元件损坏时，另一个测温元件仍能工作，不需要立即更换新的PT100。,温度传感器,2023/1/13,53,2023/1/13,53,2022/9/24531、用途：温度传感器2022/9/24,2023/1/13,54,温度传感器,双支结构温度传感器,2023/1/13,54,2022/9/2454温度传感器双支结构温度传感器2022/,2023/1/13,55,4、安装方式铠装，可调节油池为带护套结构，可以不需要放油而进行测量5、测量点：一般齿轮箱包含以下温度测量点：a.齿轮箱油池温度-放置在箱体上，测量齿轮箱油池内润滑油的温度；b.齿轮箱进油温度-放置在齿轮箱的油路分配器上，测量齿轮箱总的进油温度；c.高速轴叶片侧轴承温度-放置在箱体上，测量轴承的外圈温度；d.高速轴电机侧轴承温度-放置在箱体上，测量轴承的外圈温度。当高速轴电机侧由两个轴承组成时，测量其中温度较高的轴承或者两个轴承都测。,温度传感器,2023/1/13,55,2023/1/13,55,2022/9/24554、安装方式温度传感器2022/9/2,2023/1/13,56,温度传感器,高速轴电机侧轴承,高速轴叶片侧轴承,进油温度,油池温度,2023/1/13,56,2022/9/2456温度传感器高速轴电机侧轴承高速轴叶片侧,2023/1/13,57,1、用途：齿轮箱的正常运转需要足够的润滑油，当润滑油减少到一定程度时，会造成齿轮箱润滑不足，进而引起齿轮、轴承失效。液位开关的作用就是当齿轮箱内润滑油减少到一定程度时，液位开关断开，齿轮箱停机，从而达到保护齿轮箱的目的。,2023/1/13,57,液位开关,液位开关,2023/1/13,57,2022/9/24571、用途：齿轮箱的正常运转需要足够的润,2023/1/13,58,2、工作原理：目前风电齿轮箱上用的液位开关一般为浮球式液位开关。当齿轮箱油池的润滑油液位降低时，液位开关内的浮球随液位降低而下降，浮球内部的环形磁铁和液位开关内导杆的干簧管的相对位置改变。磁铁接近磁簧开关中心时，磁簧开关闭合，状态为ON。磁铁远离磁簧开关中心时，磁簧开关断开，状态为OFF。3、接线方式液位开关的接线方式为两线制。,2023/1/13,58,液位开关,开关线,2023/1/13,58,2022/9/24582、工作原理：目前风电齿轮箱上用的液位,2023/1/13,59,1、用途：齿轮箱正常运行需要特定的油量，油量过多则会导致齿轮箱存在漏油的风险，油量过少则会导致齿轮箱的润滑不足。液位计的用途就是观察齿轮箱润滑油的液位，在初次加油以及后续运维的时候给操作者提供直观的液位。2、工作原理液位计的上下两头都装有螺纹，通过螺纹（中空）与箱体构成连通器。通过液位计的玻璃可以直观地看到齿轮箱内部的液位。,2023/1/13,59,液位计,液位计,2023/1/13,59,2022/9/24591、用途：2022/9/2459液位计,2023/1/13,60,液位计,液位标牌,液位计,3、使用方法液位计通常与液位标牌一起配合使用，液位标牌上面刻有设计要求的液位线，操作者可以根据液位标牌对齿轮箱进行初次加油以及后续的维护。,2023/1/13,60,2022/9/2460液位计液位标牌液位计3、使用方法202,2023/1/13,61,液位计,这种液位计包含了液位开关的功能,2023/1/13,61,2022/9/2461液位计这种液位计包含了液位开关的功能2,2023/1/13,62,1、用途：清除空气中的微粒杂质以及水份的装置，防止空气中的微粒以及水份进入到齿轮箱内部造成齿轮箱失效。2、工作原理：空气滤清器由滤芯和壳体组成干燥剂（吸水剂）在正常状态下颜色为蓝色，当干燥剂的颜色变成红色时，须立即更换新的空气滤清器。3、维护空气滤清器属于易损件。根据齿轮箱的维护手册，空气滤清器的更换周期最长不超过六个月。如果干燥剂颜色变为红色，则须立即更换。,2023/1/13,62,空气滤清器,2023/1/13,62,2022/9/24621、用途：2022/9/2462空气滤,2023/1/13,63,空气滤清器,部分老式的齿轮箱使用了上图的空气滤清器，该种空滤只具有滤清空气的作用，不带吸水功能。,2023/1/13,63,2022/9/2463空气滤清器部分老式的齿轮箱使用了上图的,2023/1/13,64,1、用途用于连接齿轮箱上电气件与接线盒。2、规格电缆的主要参数包含以下几点：芯线数量、芯线线规以及耐压等级；常用的风电电缆芯线包含：七芯线、四芯线、三芯线、两芯线；常用的风电电缆芯线线规包含：16AWG（1.318mm2）、18AWG（0.81mm2）（美标采用的是AWG，国标采用的是mm2）常用的风电电缆耐压等级包含：600V（用于电压不超过600V的电气件）、1000V（用于电压介于600V-1000V的电气件）-（600V、1000V是北美的电缆强制认证标准UL/CUL,ETL,CSA规定的电压等级）,电缆,2023/1/13,64,2023/1/13,64,2022/9/24641、用途电缆2022/9/246420,2023/1/13,65,齿轮箱启动流程及控制策略,1、环境温度（指机舱内齿轮箱附近的空气温度）常温型风机：生存温度-20C到50C；工作温度-15C到45C；低温型风机：生存温度-40C到50C;工作温度-30C到45C;2、低温启动过程由于低温状态下润滑油粘度较高，近乎固体状态。因此，齿轮箱低温状态下启动必须严格按照规定的程序执行。具体规定如下：,2023/1/13,65,2023/1/13,65,2022/9/2465齿轮箱启动流程及控制策略1、环境温度（,2023/1/13,66,齿轮箱启动流程及控制策略,风扇启动过程（双速）,电机泵启动过程（双速）,电机泵启动过程（单速）,风扇启动过程（单速）,2023/1/13,66,2023/1/13,66,2022/9/2466齿轮箱启动流程及控制策略风扇启动过程（,2023/1/13,67,齿轮箱启动流程及控制策略,2023/1/13,67,齿轮箱在运行过程中需要监测以下项目，在各项目达到设定值后，进行相应的动作，以保证齿轮箱良好的运行。,202