吉林長嶺風電場一期項目工程位于我國吉林省長嶺縣境內(nèi)。北緯44°07′38″至44°10′07″，東經(jīng)123°51′00″至123°54′56″之間，海拔高度在172.0～190.0米。風電場距省會長春市120千米，距離長嶺縣城12千米。
       2005年11月30與大連重工簽訂一期風機合同，安裝33臺華銳FL1500/77雙饋帶齒輪箱機組，每臺1500千瓦，共計49.5兆瓦。2007年5月16日長嶺風電場一期工程第一批風機正式并網(wǎng)發(fā)電，由于供貨緩慢，2007年9月30日一期工程33臺風機全部安裝結(jié)束。經(jīng)過接近一年的催貨、安裝、調(diào)試及消缺，于2008年4月，一期工程33臺機組全部并網(wǎng)發(fā)電。2012年6月，華銳公司對我公司的王子風電場一期項目陸續(xù)停止一切配件供應，2013年1月，僅在項目現(xiàn)場駐留服務人員，但不再提供技術(shù)支持。2014年長嶺公司一期機組維護和消缺工作已完全由長嶺公司自行完成。
       由下圖可以看出，齒輪箱主軸的前端法蘭與風輪相連，風作用到葉片上驅(qū)動風輪旋轉(zhuǎn)，從而主軸帶動后面的增速機構(gòu)開始運轉(zhuǎn)，這樣齒輪箱就把風輪所吸收的低轉(zhuǎn)速、大扭矩的機械能轉(zhuǎn)化成高轉(zhuǎn)速、小扭矩的機械能傳遞到齒輪箱的輸出軸上。齒輪箱的輸出軸通過彈性聯(lián)軸器與電機軸相連，驅(qū)動發(fā)電機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，將能量輸入給發(fā)電機。發(fā)電機將輸入的動能轉(zhuǎn)化成電能并輸送的電網(wǎng)。
       華銳風機簡圖如下：

       二、存在問題
       自投產(chǎn)起至今，機組故障率高，各部件運行不穩(wěn)定，尤為突出是齒輪箱油溫高限制機組出力的問題困擾長嶺公司多年，多次與華銳公司商討或向其發(fā)函問題始終得不到解決。
       例如2012年7月1日統(tǒng)計總體情況：平均風速14米/秒，理論每臺風機發(fā)電功率接近1500千瓦，33臺共計4.95萬千瓦。而現(xiàn)華銳33臺風機實際發(fā)電功率不到2萬千瓦，同一時刻吉林長嶺風電場二期（其中一臺故障）發(fā)電功率達到4.5萬千瓦，兩期發(fā)電功率相差約2.5萬千瓦。一期風機與理論發(fā)電功率差距太大，主要原因是齒輪箱溫度高影響發(fā)電量。齒輪箱溫度上限為75℃，超過此溫度風機自動減負荷至額定負荷一半，如果溫度上升到80℃，風機只能發(fā)至額定負荷五分之一左右。監(jiān)控畫面取得數(shù)據(jù)如下：

       監(jiān)控畫面圖如下：

       因齒輪箱溫度高，系統(tǒng)保護減少發(fā)電量，使功率曲線也發(fā)生明顯變化，監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)計的功率曲線如下圖：

       齒輪箱溫度問題自投產(chǎn)以來一直存在，據(jù)了解華銳出售的8000多臺風機均存在此問題。進入夏季以來由于齒輪箱油溫高影響機組帶負荷的問題日益突出，嚴重影響風機發(fā)電量。據(jù)不完全統(tǒng)計，僅2014年4月至7月由此影響長嶺一期項目少發(fā)電量約1500萬度，直接減少收入945萬元（4.95萬千瓦項目每年最佳利潤400萬元），嚴重影響我公司的經(jīng)濟效益。
       三、改進措施
       方案1：塔架門開孔。本方案是利用煙囪效應，塔架門開孔，使氣流通過塔架門經(jīng)塔架進入機艙，增加冷卻風量。
       方案2：機艙內(nèi)安裝散熱風扇。本方案是在機艙底部及頂部出艙孔打開后安裝風扇，強迫風循環(huán)，降低齒輪箱及機艙溫度。
       根據(jù)方案1及方案2，在13號風機做各種散熱試驗。按照方案1我公司進行的13#風機塔筒進人門開孔進風試驗、方案2進行機艙出人門排風試驗、機艙出人門進風試驗、機艙逃生口進風等各種試驗，但實驗效果均不理想。方案1存在的問題：無法解決齒輪箱油溫過高問題，經(jīng)過實測發(fā)現(xiàn)齒輪箱油溫及機艙內(nèi)部溫度無明顯改善。方案2存在的問題：機艙內(nèi)部溫度有所下降，無法降低齒輪箱油溫，仍然存在油溫大于75攝氏度時機組自動限功率運行或故障停機。
       方案1及方案2試驗失敗后，經(jīng)過分析計算，提出方案3：增加散熱面積和通風量，安裝散熱器及冷卻風扇。本方案在保留原機配置的油冷散熱器的基礎上再增加一套油冷散熱器，高溫齒輪油經(jīng)油泵供出后進入新增加的油冷散熱器后再進入另一組油冷散熱器二次散熱，通過增加油的散熱面積從而提高散熱效率。
       1.改前后齒輪箱冷卻系統(tǒng)原理圖如下：

       （1）箱主要參數(shù)：

       （2）油泵參數(shù)：

       （3）油/風冷卻器主要參數(shù)：

       （4）冷卻風扇主要參數(shù)：

       冷能力達到的水平：qvsg1=7.23立方米/秒；（26028立方米/小時)；PFC=245帕。
       全壓效率已達到比較可觀的水平，高于同類產(chǎn)品近10個百分點，額定點ηvc=0.794。
       每萬立方米耗能指標比紡織行業(yè)等改進后的節(jié)能產(chǎn)品下降0.318千瓦。
       噪聲水平LA=76dB（A）；比A聲級LSA=21.65分貝,其中比A聲級比JB/T8690 工業(yè)通風機噪聲限值標準中規(guī)定的軸流風機≤35分貝還低13.35分貝。電機絕緣等級為H級，絕緣電阻由0.38兆歐（GB755）提高到1兆歐；耐電壓試驗由原500伏+2倍額定電壓（GB755）提高到2000伏/分鐘；匝間沖擊試驗JB/Z 294規(guī)定沖擊試驗電壓（峰值）2500伏提高到5000伏/0.5微秒。
       與國外同類產(chǎn)品相比：與日本三菱FT-3085冷卻風扇相比，在葉輪直徑小50毫米的情況下，風量提高3350立方米/小時；全壓提高49帕；全壓效率提高11.3%；噪聲下降3.5分貝(A)，比A聲級下降6.09分貝；每萬立方米耗能下降0.016千瓦。
       進而我公司在3號風機采取增加散熱面積和通風量（即增加散熱器及冷卻風扇）方式試驗，于2014年7月24-26日試驗成功：3號風機在環(huán)境溫度為35℃時、風機滿發(fā)狀態(tài)下，齒輪箱溫度為63℃（改造前為77℃），低于齒輪箱要求溫度75℃，完全滿足風機性能要求并不影響其他任何設備情況，同時機艙溫度由原來改造前46℃降至34℃，使得發(fā)電機、變頻器、控制柜等設備的運行環(huán)境也大為改善。
       在取得試驗成功的基礎上，我公司擬對余下32臺一期風機進行控溫改造。為了降低成本加快改造速度，我公司尋找到國內(nèi)散熱器及冷卻風扇制造廠家，經(jīng)過共同研究實地踏查后，兩廠家按照我公司要求進行設計生產(chǎn)的產(chǎn)品完全能夠替代國外賀德克散熱裝置，這樣我公司在保證質(zhì)量的情況下的改造速度大大提升（賀德克訂貨為8周，國產(chǎn)設備設計并生產(chǎn)交貨為15天）、成本大為降低（賀德克散熱器8500元/臺、冷卻風扇裝置10000元/臺，國產(chǎn)設備分別為4000和4500）并且以后損壞的同類產(chǎn)品能夠替換。
       2.對華銳風機齒輪箱溫度高散熱器技改，實際投入資金總數(shù)為60.253萬元（未含試驗費、設計費用及相關(guān)技改人員費用），詳細分項如下：

       3.按照相關(guān)國家標準、規(guī)程等要求進行施工，工期安排如下：
       工程實施計劃完成時間：2014年09月-2015年07月，具體情況：（1）工程勘測、設計周期：2014年09月-2014年10月；（2）設備制造（訂貨）周期：30日，2014年09月-2014年10月；（3）土建、安裝、調(diào)試周期：2014年10月-2014年12月；（4）試運行、培訓時間：2015年01月-2015年07月。
       4.改造后的評價：
       （1）解決了長嶺一期項目華銳33臺風機齒輪箱發(fā)熱問題，每年有利于夏季提升發(fā)電量1000-1500萬度，直接增加收入為630-945萬元，每年均提高經(jīng)濟收入。
       （2）齒輪箱運行溫度降低后，機艙整體內(nèi)部溫度降低，使得發(fā)電機、變頻器、控制柜等主要設備的運行環(huán)境也大為改善。
       （3）設備溫度降低后，設備壽命將會延長。
       （4）在沒有破壞機組整體結(jié)構(gòu)的情況下，通過技改方案，將問題解決，并且整體受力結(jié)構(gòu)沒有變化。
       （5）不影響其他設備的各種工況下的正常運行。
       （6）此方案可能會解決整個國內(nèi)華銳雙饋機組8000多臺齒輪箱發(fā)熱問題，同時也可能解決所有帶齒輪箱的油溫度問題。
       （7）油溫長期較高易發(fā)生變質(zhì)，降低了油品的潤滑及散熱性能，進而增加了風機昂貴的大部件齒輪箱損壞的風險，同時延長潤滑油使用壽命。（主創(chuàng)人員：張秋野、鄧章淞、范仲桐、管浩言、高  新、倪忠寶、李顯亮、曹  陽、何勇剛、趙  燁、孫久程、陳大偉）