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风能专委会资深委员郭宝霖:风力发电机组主齿轮箱检修技术规范

北极星风力发电网  来源:北极星风力发电网    2020/11/10 9:03:14  我要投稿  

北极星风力发电网讯:“无论是业主方或者是整机厂商,还有齿轮箱制造厂家,不论谁是甲方,在使用标准上,对质量的要求上,大家应该协同一致,共同为业主方服务工作,使我们国家的技术水平提高上去,质量更好,故障率更低。”

——中国可再生能源学会风能专委会资深委员 郭宝霖

11月5-6日,2020年中国风电产业发展大会在上海正式召开,大会邀请了政府部门、行业协会、电网企业、风电开发商、整机厂家、大部件厂家、设计院、施工单位、原材料企业等300余家相关单位参会。北极星风力发电网、北极星电力APP对会议进行全程直播。中国可再生能源学会风能专委会资深委员郭宝霖做了题为《风电齿轮箱检修规范》主题演讲,以下为演讲实录:

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中国可再生能源学会风能专委会资深委员 郭宝霖

各位新老朋友,大家上午好!我讲三个题目,一个是老旧风电机组的运维改造和退役的方案,把一些基本的概念从我这个角度跟大家简单的说一下。第二个,谈一下齿轮箱检修技术规范,第三个,为什么风力发电的四大块主设备——齿轮箱,电机,电控,为什么齿轮箱这么难,把难点跟大家说一下。

下面说第一个专题,老旧机组的运维技改和退役专题。因为老旧机组服役的时间越长,故障率越高,发电效率越来越差,这是一个很突出的矛盾。第二个,备件供应不上,为什么呢?我们从制造商的角度,从小机组变到大机组,不可能再用很多的产能做以前老的东西,所以备件供应是越来越困难。技术力量也转到新的大机组上面去了。所以从这几个角度来讲,检修的成本,维持老的那些机组的成本也就越来越高。所以我们现在的想法就是业主方和整机厂商制造商联合,通过技改让一些老旧机组提升效能。

这里面我跟大家说一下,从1989年到2013年,我们国家一共装了12万台风电发电机组,其中有1.1万台是1兆瓦以下的小机组。再加上海有一部分非主流机型,这部分机型推出以后没有得到广泛应用的,加起来就1.2万。大部分都是从2013年以后的,从这一块来看,这个量还是比较大的。

下面我谈一下风电发电机组主齿轮箱的检修技术规范。我首先做这样一个比较,风电发电机组的四大件各有千秋,如果说从叶片来讲,叶片的技术难度、设计难度是最高的。欧美特别是欧洲的很多国家,他们对于翼形的设计一直保留在自己手上,这个是核心技术所在。

当然相对它的设计难度来讲,它制造难度不是很高。

如果从发电机来看,电机又不是水利发电大型的机组,应该说技术相对来说也不是很困难。但是从现在“电网友好性”要求来看,电机也成为一个很重要的部分。电控就不要说的,在以前很长的一个阶段,电控这一块主要是外商充斥中国市场,但是最近有很大的改观,我们很多国产的技术和水平也上去了。

讲到齿轮箱,从我这个角度来看,可能难度或者从大家公认的角度来看,齿轮箱的难度是很大的。

难在什么地方呢?要投的资金量很大,周期也很长,难度也比较高。齿轮箱常见故障原因分析有以下几个大的方面:

磨损:风机齿轮箱的磨损部位是在渐开线工作面和齿的啮合以及齿轮两端平面损耗掉金属。造成齿轮非正常磨损最主要的原因就是长期处于重负荷作用下,导致齿面的损坏,大幅度降低了风电齿轮的使用寿命,其平稳性受到破坏。但齿轮在高速运转途中,一旦有细颗粒进入到啮合区域中,更加剧齿轮磨损,从而引起损坏。

齿面胶合:风机齿轮长期处于高速运转状态,若润滑条件不良时,会造成齿面工作区域的温度升高,导致齿面间的油膜受到影响,严重时会消失。由于其不断的运转,一个齿面的金属会熔焊在与之啮合的另一个齿面上,导致在齿面上形成垂直于节线的划痕状胶合。

齿面接触疲劳:在风机齿轮的实际啮合过程中,有相对滚动和相对滑动两种方式,并产生脉动载荷,进而产生剪应力,当这种剪应力超过齿轮材料的疲劳极限时,接触表面将产生裂纹,这就是疲劳裂纹。而这种疲劳裂纹会造成齿面损失,加大了磨损力度,导致断齿失效。

以上这些故障在检修过程如没有进行专项检查,没有及时发现故障隐患,极有可能将隐患变成最终故障。

因此在2016年,风电产业在我们国家发展几十年了。但对于在役的齿轮箱检修,一直没有完整统一的技术文件给予各参与方指导,风电齿轮箱的问题越来越多,为了填补这一技术空白,我们当时就想提出一个标准来,2017年8月,《风力发电机组主齿轮箱检修技术规范》最终发布。

这本规范的主编单位是中国船级社质量认证公司、南京安维士传动技术股份有限公司、南京高速齿轮制造有限公司;协助编写单位:国电联合动力技术有限公司、东方电气风电有限公司、中国船舶重工集团海装风电股份有限公司、太原重工股份有限公司、重庆齿轮箱有限责任公司、杭州前进齿轮箱集团股份有限公司、中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司。

其实,无论是业主方或者是整机厂商,还有齿轮箱制造厂家,不论谁是甲方,在使用标准上,对质量的要求上,大家应该协同一致,共同为业主方服务工作,使我们国家的技术水平提高上去,质量更好,故障率更低。

谢谢大家。


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