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摘要：风能是太阳能的一种转换形式，是清洁的可再生能源，风力发电不依赖矿物能源，无环境污染，没有燃料价格风险，发电成本稳定，且蕴藏巨大，分布广泛。近来来，风电装机容量快速发展，为企业带来了显著的经济效益和社会效益，但也面临了一些设备问题，比如，风机齿轮箱过温问题在多种机型上都有出现，在某些机组上更为突出，相关人员一直未能找到有效的解决方案，因此，找出一种经济，实用的改造方案势在必行。
关键词：风力发电;齿轮箱;油温;原因;处理
引言 本文通过论述风力发电机组齿轮箱油温高的原因以及存在的风险危害，结合齿轮油散热系统工作原理，提出了相应的解决方案与措施。风电场根据实际情况选择合理的处理方案，可有效降低齿轮箱油温，避免齿轮油超温停机，延长齿轮箱整体使用寿命。
一.齿轮箱过温的原因
1.出现齿轮箱油温过高的风机机型，其齿轮箱润滑油散热所用的散热器都采用了油（风）冷却器，它是以空气作为热交换介质进行散热的，油的降温过程是通过冷却器散热片的油通道和风通道热量置换完成的散热片和通风量直接影响散热效率。由于业主所处的地理环境情况，风电场附近的大量柳树，杨树，每年春天飘飞的柳絮，杨絮和尘土可能附着在齿轮箱散热片上，这种现象比较常见，容易造成齿轮箱散热效率下降。另外，如散热片有漏油或渗油现象出现，灰尘，毛絮会快速粘附堵塞散热片，且很难清洗掉，降低散热效率。
2.设计使用环境与实际使用环境有差异
在欧洲的大部分机型设计中，空气温度按40度设计，超过则降功率运行或停机。但在国内，夏季高温天气风电机组的实际运行中，由于机舱内设备散热以及日照辐射等因素，导致机舱的温度可高达50度以上，而冷却器又是从机舱内吸风，导致油温与空气温度差减小，而冷却器的冷却功率变大，因此机舱的温度越高，造成冷却功率减小。
3.温控阀失效因素
温控阀失效引起部分流量不经过散热器而直接回到齿轮箱，则必然导致油温高。温控阀损坏是一个不确定因素，应进行专业判断或进行更换判断，发现是此故障引起的齿轮箱过温，及时维修。
二.散热改造方案及分析
1.日常维护方法
应定期进行油品检查检测，如有关参数超标，应对油品进行过滤或换油。油品质量下降会使齿轮磨损加快，影响齿轮箱效率，当齿轮箱效率下降后，换油只能缓解齿轮箱过温，但不能根治，应考虑其它改造方案。
2.设计更换大功率冷却器 要解决齿轮箱效率降低等因素造成的过温问题，须提高润滑系统的换热能力，因此必须增加系统中风（油）冷却器的当量冷却功率，在不改变原有油路及风机结构的情况下，设计更换更大功率的冷却器是一种可行的方案。
3.改进散热器参数和控制策略 通过调查后重新修订了齿轮箱油温相关参数的设定，并针对温度报警和故障进行重新优化，增加变频器及其软件控制策略，实现了机舱内温度的控制，设计实现散热器的功能可以恢复，并可避免柳絮，灰尘等对散热器造成的再次污染，风机可在较高环境温度情况下仍可以满负荷运行，改变相关部件的工作过程。
4.加装前置滤网
在散热片的下方加装前置滤网，防止柳絮，杨絮，灰尘堵塞散热片。在一定程度上缓解了飞絮的冲入，但滤网密度的选择很重要，如果选择不当，很可能改变静压差，降低通风量，滤网需定期清洗或更换。这个方案同样无法解决齿轮箱效率下降散热量不足的问题，可以作为其他方案的补充措施。
5.加装散热器独立冷却风道 在机舱内部增设独立油冷却风道，使油冷散热器的冷却介质由机舱内部空气变为机舱外部空气，冷却介质温度降低有利于提高散热器的散热效果，避免齿轮箱散发的油气散热板造成污染，保证散热器的清洁，同时确保油冷却散热器的散热能力。由于机舱内热辐射，太阳照射等因素，无法形成通流，即便解决了齿轮箱的问题，也因此千万机舱温度过高，进而引起控制柜等温度过高等此生问题，需在机舱加装轴流风机，这对机舱整体结構，稳定性影响较大，同时要考虑轴流风机位置安装的可行性。
6.优化升级散热片
为提高通风效率，缩小散热器的面积，设计时散热器采用了带翘翅的冷却结构。该结构在提升散热能力的同时，不可避免的造成了柳絮等杂质容易附在散热片上，导致散热片堵塞。更换新型散热板，只替换原有散热板，散热能力比原散热板要强，且柳絮，杨絮不易挂在散热板缝隙中。
结束语：油温过高容易引起润滑油化学性能降低，容易造成齿面损伤和损坏，影响风机的正常运行。因此，当遇到齿轮箱油温异常时，因分析原因，采取有效措施排除其故障，保证设备稳定可靠运行。以改善齿轮箱散热效果为目的，本文作者结合齿轮油散热系统的工作原理，提出了多种改造方案，并进行了经济性与实效性的对比与分析。风电场根据自身设备情况选用合适的改造方案，可有效降低齿轮箱的油温，避免齿轮油超温停机，延长齿轮箱整体使用寿命。风电发电机组是一个非常复杂的系统，造成齿轮箱油温过高的因素较多，本文主要探讨了发生超温后如何有效散热的问题，但未曾有研究造成齿轮箱油温箱的内部本质原因，比如齿轮箱摩擦较大，传动效率降低，在后续工作中我们将不断的进行深入研究这方面的问题。
参考文献：
[1] 徐涛，2014中国风电装机容量统计[J].风能产业，2015（4）.
[2] 杨校生.风力发电技术与风电场工程[M].化学工业出版社，2012.
[3] 陈云花，大型风力发电机组运行状态检测研究[M].2009.
（作者单位：大唐灵宝风机发电有限责任公司） |
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发表于 2022-2-27 19:58:43