近年來國內(nèi)外的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組滾動(dòng)軸承失效的案例不斷出現(xiàn)，2016年歐洲某知名風(fēng)力發(fā)電機(jī)制造廠就因其多臺(tái)直驅(qū)機(jī)組的主軸滾動(dòng)軸承失效賠付業(yè)主6.2億歐元。據(jù)筆者近兩年來的統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)多家風(fēng)力發(fā)電機(jī)組制造廠就有一千多臺(tái)直驅(qū)機(jī)組的主軸滾動(dòng)軸承失效;雙饋機(jī)組也有幾千臺(tái)的各種滾動(dòng)軸承或輪齒失效。 前不久調(diào)查到福建浦田某風(fēng)電場(chǎng)的20臺(tái)國外某知名品牌的風(fēng)力機(jī)在2015到2016年就更換了6臺(tái)增速齒輪箱，其余的在2017年進(jìn)行了更換。不久前瓜州某60萬千瓦風(fēng)電場(chǎng)也更換了17臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的增速齒輪箱。2017年上半年筆者去張家口幾個(gè)風(fēng)電場(chǎng)調(diào)研，路過河北豐寧，調(diào)查到豐寧某風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)力機(jī)上的增速齒輪箱均出了故障。以上問題在當(dāng)年大規(guī)模引進(jìn)風(fēng)力機(jī)技術(shù)時(shí)就已引進(jìn)來了，只是我們沒有全部消化和識(shí)別。

回顧12年前《行星齒輪傳動(dòng)失效研討》一文，介紹過德國某風(fēng)電齒輪箱制造廠從2001年到2004年其供應(yīng)全世界風(fēng)電增速齒輪箱之中有4500多臺(tái)出了故障，造成當(dāng)時(shí)歐洲九個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組制造廠破產(chǎn)，也連累到在中國的幾百臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(后來是國內(nèi)C齒輪箱制造廠對(duì)該批增速齒輪箱作了更換)。按當(dāng)時(shí)歐洲某知名保險(xiǎn)公司的統(tǒng)計(jì)，在那4500多臺(tái)故障的風(fēng)電齒輪箱中表現(xiàn)在軸承上的占30%(約1350臺(tái))、表現(xiàn)在輪齒上的占39%(約1755臺(tái))、表現(xiàn)在風(fēng)電齒輪箱軸、泵、聯(lián)軸器、箱體、密封件等其它方面的占31%。自那以后世界各風(fēng)電齒輪箱制造廠和軸承制造廠都從優(yōu)化齒輪箱或軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝、制造精度、制造材料、表面處理、潤(rùn)滑方式、潤(rùn)滑材料、優(yōu)化滾動(dòng)軸承軸向載荷、優(yōu)化滾動(dòng)軸承徑向間隙、優(yōu)化滾子接觸角、優(yōu)化滾子的波紋度、優(yōu)化滾動(dòng)軸承滾子修形、優(yōu)化齒輪齒修形、優(yōu)化行星傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化均載系數(shù)、安裝工藝、試驗(yàn)驗(yàn)證等方面都做了大量的改進(jìn)。

那些通常適用于恒速運(yùn)行的船用齒輪箱或其他工業(yè)用齒輪箱行之有效的措施，用在風(fēng)力機(jī)或風(fēng)電齒輪箱上卻只能治標(biāo)、不能治本。都未能達(dá)到預(yù)想的效果，只要風(fēng)力機(jī)運(yùn)行到一定時(shí)段，風(fēng)力機(jī)的主滾動(dòng)軸承、風(fēng)電齒輪箱的滾動(dòng)軸承和輪齒照樣出現(xiàn)故障，而故障頻率和故障面是不斷地加劇。這引發(fā)我們的深思!只有找到導(dǎo)致出現(xiàn)這些故障的真正原因才能根治或減少這些故障的出現(xiàn)。

首先筆者認(rèn)為：其根源在于風(fēng)力機(jī)所接受的能量——風(fēng)，具有的隨機(jī)性、波動(dòng)性以及間歇性。

風(fēng)力機(jī)傳動(dòng)軸系-主軸—滾動(dòng)軸承-齒輪-發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)就是工作在風(fēng)的隨機(jī)性、風(fēng)的波動(dòng)性以及風(fēng)的間歇性的工況頻繁突變的典型代表。因此該系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，要頻繁經(jīng)歷啟動(dòng)、停機(jī)、工況變化、轉(zhuǎn)速變化和負(fù)荷變化等瞬態(tài)過程。

主傳動(dòng)鏈故障首要原因——低頻扭轉(zhuǎn)振動(dòng)

筆者曾憑多年從事扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的預(yù)防、測(cè)試等研究經(jīng)驗(yàn)的積累，從理論上認(rèn)為造成風(fēng)力機(jī)主傳動(dòng)鏈部件各種故障的第一個(gè)原因是：低頻扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。例如造成滾動(dòng)軸承跑圈或輪齒損壞的重要原因之一就是風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)階段沒有意識(shí)到風(fēng)力機(jī)主傳動(dòng)鏈存在低頻扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是以風(fēng)為能源的動(dòng)力機(jī)械，不單是有沒有低頻扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的問題，而在于“低頻扭轉(zhuǎn)振動(dòng)嚴(yán)重不嚴(yán)重”的問題。可惜，這一概念到今天為止所引進(jìn)的國外技術(shù)資料都未曾提到，在風(fēng)能界也還不習(xí)慣。

在國外某風(fēng)力機(jī)制造公司于2011年也發(fā)現(xiàn)此問題，并和另一家公司以及國外某知名大學(xué)共同研究風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主傳動(dòng)軸系低頻扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。他們于2012年得出理論結(jié)論，2013—2014年以其樣機(jī)作試驗(yàn)、驗(yàn)證，從2015年起該國外某知名風(fēng)力機(jī)制造公司就在其新制的機(jī)型上都裝用不同型號(hào)、低頻、非線性扭轉(zhuǎn)振動(dòng)減振阻尼裝置。這也證實(shí)了筆者的觀點(diǎn)。

除了由于動(dòng)力機(jī)械不均勻輸出功率會(huì)造成扭轉(zhuǎn)振動(dòng)以外，不均勻吸收扭矩的工作機(jī)械，也會(huì)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。

風(fēng)力機(jī)的低頻扭轉(zhuǎn)振動(dòng)情況與風(fēng)的時(shí)變性使風(fēng)力機(jī)葉輪的不均勻吸收和輸出功率的情況有關(guān)，在系統(tǒng)的振動(dòng)特性不變時(shí)，當(dāng)吸收和輸出功率的波動(dòng)越大，扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的振幅也越大。

所有的工業(yè)機(jī)械，都發(fā)生過由于扭轉(zhuǎn)振動(dòng)而造成的事故。

如果系統(tǒng)存在低頻扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，風(fēng)力機(jī)傳動(dòng)軸系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生由低頻扭轉(zhuǎn)振動(dòng)而引起的低頻扭轉(zhuǎn)振動(dòng)應(yīng)力，這應(yīng)力是風(fēng)力機(jī)裝置本身所應(yīng)承受的應(yīng)力之外的低頻扭轉(zhuǎn)振動(dòng)附加應(yīng)力，這樣就加重了風(fēng)力機(jī)主傳動(dòng)鏈部件的負(fù)荷，當(dāng)應(yīng)力超過允許限度，就會(huì)使風(fēng)力機(jī)軸系主傳動(dòng)鏈部件產(chǎn)生疲勞損壞。

當(dāng)風(fēng)力機(jī)的軸系產(chǎn)生低頻扭轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)，有以下幾種現(xiàn)象：

1.軸系主軸發(fā)生扭轉(zhuǎn)性的疲勞斷裂;

2.軸系中的連接部件，如軸系的連接螺栓等等發(fā)生損壞，以致斷裂;

3.軸系中各附件如油泵等的連接軸產(chǎn)生多發(fā)性的扭轉(zhuǎn)疲勞斷裂;

4.葉輪的輪轂和主軸的連接螺紋緊固件等發(fā)生磨損、磨松或斷裂;

5.軸系中局部軸發(fā)生過熱現(xiàn)象;

6.引起增速齒輪箱傳動(dòng)齒輪的脫開-沖擊或齒輪傳動(dòng)部位發(fā)生點(diǎn)蝕、噪聲以致齒牙折斷;

7.引起各滾動(dòng)軸承滾柱、滾珠與保持架脫開、沖擊以致?lián)p壞;

8.使軸系中的各種過盈配合或紅套部位發(fā)生嚴(yán)重松動(dòng)(如過盈配合或紅套的軸承的內(nèi)外圈松動(dòng)至跑圈)、錯(cuò)位現(xiàn)象;

9.機(jī)組產(chǎn)生縱向和橫向振動(dòng);

10.機(jī)組的發(fā)電機(jī)裝置發(fā)生嚴(yán)重的運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)，導(dǎo)致電壓脈動(dòng)，影響電氣設(shè)備工作不正常。

以上各種由于扭轉(zhuǎn)振動(dòng)引起的事故，根據(jù)低頻扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的強(qiáng)烈程度，有時(shí)僅出現(xiàn)一種，有時(shí)同時(shí)出現(xiàn)多種。

一、把風(fēng)力機(jī)簡(jiǎn)化為雙質(zhì)量系統(tǒng)

風(fēng)力機(jī)傳動(dòng)裝置的雙質(zhì)量系統(tǒng)簡(jiǎn)圖中風(fēng)輪部分的當(dāng)量慣量為I1、發(fā)電機(jī)(或+齒輪箱部分)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為I2，它們之間的剛度為K1，2。

在某風(fēng)速下在風(fēng)輪部分作用一當(dāng)量的激勵(lì)扭矩的低頻扭轉(zhuǎn)振動(dòng)特性是：

 

風(fēng)輪I1 發(fā)電機(jī)(或+齒輪箱)I2

簡(jiǎn)化風(fēng)力機(jī)主傳動(dòng)裝置的雙質(zhì)量系統(tǒng)當(dāng)量圖

風(fēng)力機(jī)傳動(dòng)裝置的雙質(zhì)量系統(tǒng)中，兩個(gè)質(zhì)量的振幅成反向，即a2=(-I1/I2)×a1，兩振幅之比與兩慣量之值成反比。只要大慣量風(fēng)輪有微小的振幅，后面小慣量的主軸承、齒輪、齒輪箱軸承、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)軸承的振幅就會(huì)被放大——相當(dāng)于一個(gè)動(dòng)力放大器。

風(fēng)力機(jī)傳動(dòng)裝置之所以會(huì)產(chǎn)生低頻扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，其根本原因在于風(fēng)力機(jī)傳動(dòng)裝置的軸系是低轉(zhuǎn)速，不但具有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量特性，而且還具有扭轉(zhuǎn)的彈性特性，這種慣量與彈性的適當(dāng)組合使得軸系具有固有的低頻扭轉(zhuǎn)振動(dòng)特性。

由于風(fēng)力機(jī)大慣量風(fēng)輪的慣量會(huì)隨其葉輪直徑最高點(diǎn)的風(fēng)速、風(fēng)壓、大氣溫度的變化而變化，所以其低頻扭轉(zhuǎn)振動(dòng)特性也會(huì)隨之變化，其低頻扭轉(zhuǎn)振動(dòng)特性是非線性的。

作為風(fēng)力機(jī)，由于其葉輪葉片工作的周期性性質(zhì)，使得作用于軸系上的扭矩為一周期性的簡(jiǎn)諧扭矩，而形成激勵(lì)源，當(dāng)激勵(lì)力的頻率與其固有的振動(dòng)頻率相同時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生“共振”現(xiàn)象，將使低頻扭轉(zhuǎn)振動(dòng)得到巨大的動(dòng)態(tài)放大作用，從而大大增加了軸系中所受到的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，導(dǎo)致軸系發(fā)生各種事故。

目前有99%風(fēng)力機(jī)是剛性傳動(dòng)的雙質(zhì)量系統(tǒng)，它們都有個(gè)共同點(diǎn)：其系統(tǒng)的首部均為大慣量，艉均為小慣量。這樣只要大慣量風(fēng)輪有微小的振幅，后面小慣量的振幅就會(huì)成百倍到上十萬倍地增大。

 

二、低頻扭轉(zhuǎn)振動(dòng)產(chǎn)生的損壞表現(xiàn)

實(shí)際風(fēng)力機(jī)傳動(dòng)軸系裝置不同于扭擺。它屬于兩端都是自由的所謂“自由-自由”系統(tǒng)。各點(diǎn)的振幅都會(huì)很大。這種系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將產(chǎn)生“滾振”現(xiàn)象。理論及實(shí)踐上都證明“滾振”現(xiàn)象隨工作轉(zhuǎn)速的降低而增大。即“滾振”是屬于低頻也就是低轉(zhuǎn)速范疇內(nèi)的問題，實(shí)際上風(fēng)力機(jī)主傳動(dòng)軸系-風(fēng)輪是在低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，一般都在十多轉(zhuǎn)/每分鐘。但是風(fēng)力機(jī)傳動(dòng)軸系較短，在風(fēng)力機(jī)大部分甚至全部運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)的“滾振”反而可能會(huì)變成為風(fēng)力機(jī)低頻扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的主要表現(xiàn)。

由于低頻扭振破壞屬于疲勞破壞，除了低頻扭振應(yīng)力很大時(shí)，大部分情況是要經(jīng)過一段時(shí)間使用才有損壞現(xiàn)象出現(xiàn)，這樣就更容易被人們所忽視。當(dāng)風(fēng)力機(jī)經(jīng)常運(yùn)轉(zhuǎn)在非線性的低頻扭振臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，一般容易出現(xiàn)的現(xiàn)象為風(fēng)力機(jī)的增速齒輪箱噪聲大，齒面容易出現(xiàn)點(diǎn)蝕、剝落等摩損現(xiàn)象，嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)斷齒螺栓折斷及滾動(dòng)軸承跑圈，滾子、保持架損壞等事故。可以使軸系中某些位置經(jīng)數(shù)分鐘運(yùn)轉(zhuǎn)即發(fā)熱，或造成軸折斷等事故，當(dāng)然低頻扭轉(zhuǎn)振動(dòng)并不是不可能反映在風(fēng)力機(jī)振動(dòng)上，例如系統(tǒng)中有增速齒輪箱而且低頻扭振比較嚴(yán)重時(shí)，當(dāng)?shù)皖l扭振交變力矩瞬時(shí)超過傳遞平均扭矩時(shí)，嚙合齒輪會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)脫離現(xiàn)象造成輪齒的沖擊-敲擊。由于齒輪的沖擊，使增速齒輪箱承受很大的扭矩，通過底座傳到機(jī)座，也會(huì)造成風(fēng)力機(jī)總振動(dòng)或局部振動(dòng)，以至造成風(fēng)力機(jī)損壞事故。

主傳動(dòng)鏈故障次要原因——微動(dòng)磨損

風(fēng)力機(jī)存在振動(dòng)，有振動(dòng)就有微動(dòng)磨損。

微動(dòng)磨損普遍存在于機(jī)械行業(yè)、核反應(yīng)堆、航空航天、橋梁工程、汽車、鐵路、船舶、電力工業(yè)、風(fēng)力機(jī)、電信裝備和人工植入器官等領(lǐng)域的緊配合部件中，隨著高科技領(lǐng)域?qū)Ω呔取㈤L(zhǎng)壽命和高可靠性的要求，以及各種工況條件的苛刻，微動(dòng)損傷的危害日益凸現(xiàn)。微動(dòng)損傷現(xiàn)已成為一些關(guān)鍵零部件失效的主要原因之一，甚至稱之為“工業(yè)癌癥”。

由于機(jī)械、流體、熱循環(huán)、電磁等引起的振動(dòng)，微動(dòng)磨損普遍存在于看似“靜止”的各種間隙或緊配合的接觸界面。

(1)微動(dòng)磨損會(huì)造成各種連接件，包括各種螺栓、鉚釘、銷連接和搭接，微動(dòng)損傷松動(dòng)、失效。

(2)微動(dòng)磨損會(huì)造成各種緊固機(jī)構(gòu)和夾持機(jī)構(gòu)產(chǎn)生微動(dòng)疲勞裂紋。

(3)微動(dòng)磨損會(huì)造成各種榫槽配合、花鍵配合發(fā)生的微動(dòng)疲勞損傷(風(fēng)力機(jī)行星傳動(dòng)就有花鍵與花鍵槽配合)。

(4)微動(dòng)磨損會(huì)造成各種繩索類構(gòu)件(如風(fēng)力機(jī)的電纜、鋼絲繩、斜拉索等)發(fā)生微動(dòng)疲勞損傷。

(5)微動(dòng)磨損會(huì)造成各種過盈配合，如輪軸類部件。如滾動(dòng)軸承內(nèi)/外圈與軸/軸承座發(fā)生微動(dòng)疲勞斷裂、松動(dòng)、跑圈，即軸冷切。

(6)微動(dòng)磨損會(huì)造成各種間隙配合發(fā)生微動(dòng)損傷。

(7)微動(dòng)磨損會(huì)造成各種彈性支撐機(jī)構(gòu)發(fā)生微動(dòng)損傷。

(8)微動(dòng)磨損會(huì)使置于振動(dòng)環(huán)境下堆積的零件，在運(yùn)輸過程中在局部地區(qū)發(fā)生微動(dòng)磨損，造成表面擦傷。

(9)微動(dòng)磨損會(huì)使?jié)L珠/滾柱軸承的滾珠/滾柱在承受法向交變載荷后在內(nèi)外滾道上留下通常被稱為“偽布氏壓痕”的圓形凹坑狀微動(dòng)損傷。

(10)微動(dòng)磨損會(huì)使各種人工植入件，如人工關(guān)節(jié)與骨刺處在人體運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生微動(dòng)磨損，因微動(dòng)損傷造成松動(dòng)或斷裂等。

(11)微動(dòng)磨損會(huì)使各種電接觸部件，部分儀器設(shè)備中的電接觸件在機(jī)械振動(dòng)、電磁作用、熱波動(dòng)下導(dǎo)致表面微動(dòng)損傷、信號(hào)失真或失靈。

(12)微動(dòng)磨損會(huì)使核工業(yè)的燃料棒組件彈性支撐機(jī)構(gòu)和蒸汽發(fā)生器及熱交換器發(fā)生微動(dòng)損傷。

在工程實(shí)際中判斷是否發(fā)生了微動(dòng)損傷，一般可通過如下4個(gè)步驟進(jìn)行:

(1)判斷是否有振動(dòng)源或承受交變載荷——微動(dòng)發(fā)生的內(nèi)因。

(2)判斷損傷是否發(fā)生在名義上靜止的緊配合界面上——微動(dòng)產(chǎn)生的必要條件。

(3)判斷是否存在微動(dòng)損傷的表面形貌。

(4)判斷磨屑的特征。

主傳動(dòng)鏈故障第三個(gè)原因——載荷譜設(shè)計(jì)偏離實(shí)際。

風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)階段，其載荷譜是按傳統(tǒng)的思維考慮——沒有從動(dòng)態(tài)考慮實(shí)際風(fēng)況的頻繁突變以及異常變化的時(shí)變性、波動(dòng)性、間歇性。工況異常變化引起的異常瞬態(tài)工況(其異常瞬態(tài)載荷會(huì)比假設(shè)的極端載荷大得多)載荷變化越快，其軸承的PVmax值就越大，轉(zhuǎn)子和軸承的耦合會(huì)使PVmax值變得更大，保持架滑動(dòng)率、滾子的滑動(dòng)率、軸承的PVmax值會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)較大的現(xiàn)象，這時(shí)軸承將出現(xiàn)瞬時(shí)高溫、磨損等現(xiàn)象，這將引起軸承失效。同時(shí)異常瞬態(tài)工況引起磨擦副間油膜破壞→磨擦副間半干磨擦(或干磨擦)→磨擦副微點(diǎn)蝕/磨損→磨擦副軸向開裂損傷→磨擦副蠕動(dòng)或跑圈/軸承或輪齒失效。

目前載荷譜僅考慮正常運(yùn)轉(zhuǎn)工況下的安全設(shè)計(jì)余量，不是按DfR進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)的產(chǎn)品實(shí)際承受應(yīng)力大于材料強(qiáng)度的概率盡量減小，即使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)達(dá)到可靠性的要求原則。

未充分考慮異常風(fēng)的瞬時(shí)工況，如風(fēng)速瞬時(shí)在變、風(fēng)機(jī)急停、急啟時(shí)等情況下產(chǎn)生的異常瞬時(shí)沖擊載荷大大超過設(shè)計(jì)極限載荷(國外已測(cè)出超過3到5倍極限載荷)，風(fēng)力機(jī)長(zhǎng)期在異常沖擊載荷、交變載荷作用下，極大影響磨擦副各零件的剛度和形變量，改變了磨擦副零件配合精度，降低了其疲勞壽命。

現(xiàn)在不管哪種風(fēng)力機(jī)出了故障、整機(jī)設(shè)計(jì)廠很少從自身傳動(dòng)系統(tǒng)找原因、總把責(zé)任推到齒輪箱、推到軸承或其他方面去，這是不公平的。 整機(jī)設(shè)計(jì)廠總認(rèn)為目前所使用的剛性傳動(dòng)系統(tǒng)是最好的，其實(shí)不然。

目前風(fēng)力機(jī)這個(gè)問題表現(xiàn)在主軸承、齒輪箱軸承、變槳軸承甚至輪齒上，實(shí)際上是已觸及到風(fēng)力發(fā)電設(shè)備設(shè)計(jì)的核心：風(fēng)力機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、風(fēng)力機(jī)的載荷譜、風(fēng)力機(jī)的控制策略以及風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)軟件的可靠性等。

幾點(diǎn)建議

1.按DfR的評(píng)估方法(IEEE 1624評(píng)估、AIAG計(jì)分評(píng)估法)用最流行的軟件可靠性評(píng)估工具CASRE(計(jì)算機(jī)輔助軟件可靠性評(píng)估)評(píng)估目前風(fēng)力機(jī)所用的設(shè)計(jì)軟件可靠性。

2.建議在目前已有的和新設(shè)計(jì)的風(fēng)力機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)中加裝不同型號(hào)、低頻、非線性扭轉(zhuǎn)振動(dòng)減振阻尼裝置。

3.建議風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)需破除技術(shù)慣性并加強(qiáng)創(chuàng)新。

4.建議推廣國家科技部863項(xiàng)目——復(fù)合行星傳動(dòng)裝置+液力變矩傳動(dòng)技術(shù)就是柔性傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行深入調(diào)研。

目前國內(nèi)已有27臺(tái)使用了七年的復(fù)合行星傳動(dòng)裝置+液力變矩傳動(dòng)技術(shù)(其低增比(1:30)齒輪箱用Romax軟件設(shè)計(jì)dBA=88)的同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其中兩臺(tái)樣機(jī)七年來可利用率達(dá)到99%。

它能回收5%～8%功率，重量比同樣功率少20%、體積減少15%，能吸收和降低風(fēng)力機(jī)異常瞬時(shí)沖擊載荷的電網(wǎng)友好型的傳動(dòng)系統(tǒng)的同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)(印度開發(fā)商曾前來國內(nèi)某風(fēng)場(chǎng)考查過該技術(shù)、并和相關(guān)制造廠洽談同時(shí)要求買斷該機(jī)型在南亞銷售權(quán))。

有自動(dòng)換擋小汽車的都體驗(yàn)到，小汽車自動(dòng)換擋就是變速齒箱+液力變矩的傳動(dòng)裝置，其變速齒箱都是很可靠的，原因就是該傳動(dòng)系統(tǒng)有液力變矩的傳動(dòng)裝置、液力變矩的傳動(dòng)裝置不是直驅(qū)機(jī)或雙饋機(jī)那樣的剛性傳動(dòng)，而是可以吸振和減振的柔性傳動(dòng)系統(tǒng)。

5.建議從風(fēng)電齒輪箱制造廠講，是否可改變現(xiàn)行對(duì)風(fēng)電齒輪箱的試驗(yàn)考核方法，使其盡量回歸到其實(shí)際的運(yùn)行工況。例如筆者在九年前先后在國內(nèi)兩家風(fēng)電齒輪箱制造廠所作過的按1200個(gè)循環(huán)(5%→100%→5%→100%)、275小時(shí)變工況考核(其中100%共250小時(shí))的試驗(yàn)。

6.風(fēng)力機(jī)的控制策略要優(yōu)化到盡可能限制或減少對(duì)風(fēng)力機(jī)傳動(dòng)軸系-軸承系統(tǒng)突然加載。

尤其是高速軸承的工況交變嚴(yán)重時(shí)會(huì)使高速軸系轉(zhuǎn)子和高速軸承耦合。

7.應(yīng)規(guī)范風(fēng)力機(jī)葉片其靜/動(dòng)平衡要求

目前國內(nèi)制造的風(fēng)力機(jī)葉片均未規(guī)范其靜/動(dòng)平衡要求，而會(huì)使風(fēng)力機(jī)頻繁地在某些轉(zhuǎn)速時(shí)存在不平衡激勵(lì)而引發(fā)不平衡振動(dòng)造成慢變故障，即可使風(fēng)力機(jī)整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生不平衡響應(yīng)引起軸承和輪齒的失效。

筆者認(rèn)為提高風(fēng)電齒輪箱及軸承的可靠性，除了風(fēng)電齒輪箱廠、軸承廠的努力外，整機(jī)廠的整機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)才是重要的一環(huán)。希望整機(jī)廠能夠給予重視。

原標(biāo)題:風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主傳動(dòng)鏈部件失效不是中國的專利 ——風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主傳動(dòng)鏈部件失效原因分析