风力发电机组齿轮箱的故障及其分析.doc

毕业设计（论文）

2010级风能与动力技术专业

题目：风力发电机组齿轮箱的故障及其分析
毕业时间：
学生姓名：XXX
指导教师：XXX
班级：10风电（1）班

目录

TOC\o"1-3"\h\uHYPERLINK\l_Toc21434一、绪论 PAGEREF_Toc214341
HYPERLINK\l_Toc5722(一)风力发电机组齿轮箱故障诊断的意义 PAGEREF_Toc57221
HYPERLINK\l_Toc10791二、风力发电机组齿轮箱的故障诊断 PAGEREF_Toc107912
HYPERLINK\l_Toc15076（一）风力发电机组齿轮箱的常见故障模式及机理分析 PAGEREF_Toc150762
HYPERLINK\l_Toc18092（二）齿轮箱典型故障振动特征与诊断策略 PAGEREF_Toc180926
HYPERLINK\l_Toc16904（三）针对齿轮箱不同故障的改进措施 PAGEREF_Toc169049
HYPERLINK\l_Toc10695三、结论 PAGEREF_Toc1069512
HYPERLINK\l_Toc838参考文献: PAGEREF_Toc83812
HYPERLINK\l_Toc11187致谢 PAGEREF_Toc1118713

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风力发电机组齿轮箱的故障及其分析

摘要:随着全球经济的发展和人口的增长，人类正面临着能源利用和环境保护两方面的压力，能源问题和环境污染日益突出。风能作为一种蕴藏量丰富的自然资源，因其使用便捷、可再生、成本低、无污染等特点，在世界范围内得到了较为广泛的使用和迅速发展。风力发电己成为世界各国更加重视和重点开发的能源之一。随着大型风力发电机组装机容量的增加，其系统结构也日趋复杂，当机组发生故障时，不仅会造成停电，而且会产生严重的安全事故，造成巨大的经济损失。
本论文先探讨了课题的实际意义以及风力发电机常见的故障模式，在这个基础上对齿轮箱故障这种常见故障做了详尽的阐述，包括引起故障的原因、如何识别和如何改进设计。通过对常见故障的分析，给风力发电厂技术维护提供故障诊断帮助，同时也给风电设备制造和安装部门提供理论研究依据。
关键词:风力发电机;故障模式;齿轮箱;故障诊断

一、绪论
(一)风力发电机组齿轮箱故障诊断的意义
风电对缓解能源供应，改善能源结构、保护环境和电力工业的持续发展意义重大。这些年来，风电机组在我国得到了广泛的安装使用。随着大型风力发电机组装机容量的增加，其系统结构也日趋复杂，风力发电机的故障也成为一个不容忽视的问题。
随着风电机组运行时间的加长，目前这些机组陆续出现了故障（包括风轮叶片、变流器、齿轮箱、变桨轴承，发电机、以及偏航系统等都有），导致机组停止运行。当机组发生故障时，不仅会造成停电，而且会产生严重的安全事故。风电机组的部分部件一旦损坏，在风电场无法修复，必须运到专业厂家进行修理。因其维修费用高、周期长、难度大，势必给风电场造成巨大的经济损失，严重影响了风电的经济效益。
风电机组的输出功率是波动的，可能影响电网的电能质量，如电压的偏差、电压的波动和闪变、谐波以及周期电压脉动等。当风电机组发生故障时，输往电网的有、无功功率发生波动，且造成电网的谐波污染和电压波动。伴随的危害有照明灯光的闪烁、电视机画面质量下降、电动机转速不均和影响电子仪器、计算机、自动控制设备的正常工作状况等。风电机组的故障也会导致风力发电机从额定出力状态自动退出并网状态，风力发电机组的脱网会导致电网电压的突降，而机端较多的电容补偿高于脱网前风电场的运行电压，引起了电网电压的急剧下降，从而影响接在同一个电网上的其它电气设备的正运行，甚至会影响到整个电网的稳定与安全。
风力发电机组因为长期工作在野外、暴晒和雷雨等恶劣环境中，其损坏率高达40％-50％。同时，由于风力发电设备的维护技术跟不上风力发电的发展速度，一旦其关键零部件(如齿轮、轴承、叶片等)发生故障，将会使设备损坏、发电机停机，带来严重的经济损失。例如,2006年，德国北部奥尔登堡的一台风力发电机的转子叶片被强风刮断,长达10米的沉重碎片飞到20米远的田地里，造成了严重的事故;2007年，荣成市港西镇附近的风力发电机因齿轮油泄漏，导致其周围5.07亩的海参饲养池受到污染，造成海参大量死亡。
风机维护主要分为定期检修和日常排故维护两种方式。定期的维护保养可以让设备保持最佳状态，并延长风机的使用寿命，是重要的维护方式。但是定期维修可能存在维修不足、维修过剩的问题。日常排故维护是在风机出现故障时及时去现场进行设备检修，为了避免因故障造成意外停电，还要求维护人