风力发电齿轮箱设计存在的问题及应对策略

薛志强

摘要：风力发电机中的齿轮箱是一个复杂的机械结构，其主要由行星太阳轮、中间轴以及行星轮等零部件所组成。我国风能资源利用前景广阔，市场潜力巨大。齿轮箱是风力发电机中极为重要的零部件之一，若其发生故障将会直接影响风力发电过程中风能与电能的转化。因此，为了避免此类问题的出现，本文针对风力发电齿轮箱设计进行了重点研究，必须考虑其设备的性能和易用性，同时深入研究材料选择、设备参数和操作程序等，并开发标准化的系统，以确保风电减速器具有良好的稳定性、兼容性和使用质量。

关键词：风力发电齿轮箱设计;问题;应对策略

引言

齿轮箱是风电机组的重要组成部分，随着风电机组运行时间增加，齿轮箱故障会越来越多，对于风力发电齿轮箱设计存在的问题的研究，能够提高检修人员的安全性，对提升员工技能水平具有非常重要的作用。

1风力发电齿轮箱的结构和作用

风力发电齿轮箱的第一级为行星架输入，内齿圈固定，太阳轮浮动。采用太阳轮浮动，是因为太阳轮质量轻，惯性小，浮动灵敏，结构简单，容易制造。此级的行星架与输入轴设计为一体，太阳轮输出端用鼓形齿与第二级安装有齿轮的主动轴内花键联结。第二级的主动齿轮用过盈配合联接在传动轴上与被动齿轮轴啮合;安装在第二级被动齿轮轴上的第三级传动的主动大齿轮与输出轴设计为一体的小齿轮啮合，将扭矩传出。某型双馈发电机组通过齿轮箱1：104的增速作用，达到风力发电机发电所要求的转速。

2风力发电齿轮箱故障诊断方法现状

随着风力发电技术的大规模应用，我国对风力发电齿轮箱故障诊断方法的研究也更加深入。当前所常用的风力发电齿轮箱故障诊断方法共有三种，而通过对风力发电齿轮箱故障诊断方法的原理进行分类，其故障诊断方法大致可以分为三类，其分别是振动分析法、油液分析法以及声发射技术。众所周知，齿轮箱及其轴承在运动过程中难免会出现一些振动，而振动分析法便是通过对齿轮箱及轴承的振动情况进行分析，从而对风力发电机齿轮箱进行故障诊断的方法。振动分析法主要是依靠振动感测器对风力发电机运转过程中齿轮箱的振动情况进行监测的。若齿轮箱的振动幅度及频率过高，那么则表示齿轮箱出现了故障。与振动分析法所不同的是，油液分析法是依据齿轮箱中的油液成分进行分析，从而判断其是否出现故障的诊断方法。当齿轮箱出现故障导致齿轮产生摩擦时，其油液中便会出现磨粒，而工作人员可以通过对磨粒的大小及数量进行分析，从而实现对齿轮箱的故障诊断。声发射技术是一种无损机械诊断技术，该技术可以直接通过对应力波进行分析，从而实现对机械设备的诊断。在上述三种诊断方法中，最常用的便是振动分析方法。这是由于油液分析法往往具有较强的局限性，而声发射技术虽然可以实现无损检测，但其检测准确度却往往较低。

3风力发电齿轮箱设计存在的问题

3.1齿轮箱的材料

齿轮箱的选材、生产是整个设计过程中的重点，因为这直接决定产品的质量和零部件、齿轮箱的质量。从工作环境角度综合分析，在工作环境中，不仅要考虑到温度、湿度等方面，还要综合考虑变速箱的加工过程。例如，必须全面检查齿轮箱的机械性能、齿轮箱的强度、刚度等。目前，在变速箱行业中使用的开发材料，没有引起相关企业的重视，有些企业为了节约成本，没有投入大量资金开展材料选择工作，严重影响了齿轮箱的质量。

3.2设计标准化问题

变速箱的标准化设计有很多好处。对于不同的变速箱，需制定一套设计标准和程序，帮助减速器、倍增器提高使用的兼容性，这将有助于变速箱的生产和使用，降低生产难度，加快生产速度，减少生产成本。关于风电行业的设计，需根据目前计算机行业的标准和规范进行，这些标准对企业风电设备的研发和生产有一系列的指导作用。企业生产的约束性标准建立在市场发展的基础上，其以竞争力为核心，帮助企业创造更广泛的利润。此外，风电行业的发电标准可以与产品设计和研发相适应，建立一个合理的框架，帮助发电设计师定义与设备生产和研发过程相关的一些问题，帮助协调设计。然而，在实践中，一些企业对标准化的重视程度不高，在生产设计阶段对标准化的要求不明确，标准化的工作流程和工作程序不够完善，材料的选择和设计参数的制定容易产生误差。这主要表现在材料选择不合理、参数设置错误、质量缺陷等方面。

4提高风力发电齿轮箱设计的策略

4.1材料选择

材料是保证风电质量的关键因素，其是保证齿轮箱正常运行的基础，需要引起相关人员的充分重视。对风力发电齿轮箱而言，应注意原材料的选择和加工，重视材料的性能和材料使用的安全性和有效性，以保证齿轮箱的性能和质量。在选择材料时，企业应学习经验丰富的国际公司，并根据我国风力发电的生产特点，选用适合我国国情的材料。在材料加工过程中，还可以考虑新材料的使用，强调工艺的技术性和科学性，以确保材料拥有最大性能。

4.2设计标准的提升

标准化设计是保证产品正常使用的最有效手段，目前，企业越来越注重标准化建设，标准化建设使零部件更换更加便利，极大提高了使用率。因此，有必要考虑制定标准化且符合市场发展的设计工艺和生产工艺。在设计部件时，应注意确保部件之间的互连部件可以在不同的风电变速箱中更换和使用，或使部件在不同的风电变速箱中互换使用。在风力发电变速箱的使用过程设计中，也要注意使用过程的标准化。这是因为标准化的操作过程可以为操作员提供更大的便利，并且不会因设备的差异而导致操作控制问题。

结束语

齿轮箱是双馈风力发电机组传动系统的重要组成部分，对机组安全、可靠运行有着重要的作用。为了保证我国风电行业的发展，需要生产更优质的产品。风力发电齿轮箱是风电设备的重要组成部分，其设计至关重要。风力发电齿轮箱的设计对齿轮箱的质量起决定性作用，对齿轮箱的加工制造效率有一定的影响。因此，风力发电齿轮箱的设计至关重要。

参考文献

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