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風力發電機組齒輪箱監控設施
作者:杜廣平肖哲民(一拖—美德（洛陽）風電設備有限公司)【摘要】齒輪箱的潤滑油溫度信號、油位信號、油流信號都是控制系統的輸入信號，控制計算機根據不同的信號觸發不同的控制程序，控制程序驅動相關的執行元件執行相關的操作，確保了齒輪箱工作于良好狀態。在實際工作中發現由分配器通向各個軸承的強制潤滑管被堵塞而致軸承燒死的現象。究其原因可能是油液過臟或過濾器濾芯損壞致臟物進入潤滑管所致。建議：齒輪箱用油要使用符合要求的濾油機加入；濾芯要規定檢查周期，以防濾芯破損后使臟物堵塞油路而致軸承燒損.
風力發電機組齒輪箱在傳動系統中的作用是等功率地將風輪獲得的低轉速的機械能轉變成高轉速的機械能，傳動系統中的齒輪箱是載荷和轉速匹配的中心部件。因此齒輪箱的運行狀態和技術參數直接影響到整個機組運行的技術狀態。正是由于齒輪箱的技術功能特點，在風力發電機組傳動系統中的齒輪箱一般都設計有相應的監控設施，控制系統可以實時地監控其中的軸承溫度、潤滑油溫，潤滑系統的油壓，潤滑油位，并且根據環境條件的不同，配備有潤滑油的加熱和散熱裝置，控制系統可以根據潤滑油的溫度自動地啟動散熱裝置和加熱裝置，以使齒輪箱盡可能地工作于最佳狀態。
1.齒輪箱的監控系統
齒輪箱的監控系統主要由潤滑油溫度傳感器、潤滑系統油流傳感器、壓力表、潤滑油位傳感器、散熱裝置、加熱器等設施組成。系統的結構原理見下圖：
2.齒輪箱監控系統與主控系統的關系
溫度傳感器將箱體內的潤滑油溫度以模擬電壓信號的形式發送到控制計算機，控制計算機首先將潤滑油溫信號和環境溫度信號進行處理形成數字控制信號，根據控制信號的不同，計算機將觸發不同的控制邏輯，控制邏輯輸出相應的控制信號驅動繼電器或發出報警信號，繼電器的狀態決定相應接觸器的斷開和閉合，接觸器的狀態直接控制相應執行元件的動作，如散熱風扇的啟動和停止、加熱電阻的接通和斷開、自動停機等。
油位傳感器根據潤滑油位的高低發出一個開關信號，開關信號輸入到計算機后觸發相應的邏輯模塊，判斷邏輯根據信號的狀態發出報警信號，控制機組自動停機或正常運行。
油流傳感器發出的也是一個開關信號，開關信號輸入到計算機后觸發相應的邏輯模塊，判斷邏輯根據信號的狀態發出報警信號，控制機組自動停機或正常運行。
3.齒輪箱監控系統運行技術狀態的判別
以某種660kW風力發電機組的齒輪箱監控系統為例，該齒輪箱的潤滑系統采用了主動潤滑方式，對于齒輪來說，屬于飛濺潤滑和噴淋潤滑相結合的混合潤滑，對于軸承來說則是強制性潤滑。該潤滑系統由齒輪泵、散熱風扇、過濾器、油流傳感器組成，其中的油流傳感器用于檢測潤滑系統油流的狀態，在正常工作狀態下，該傳感器會向控制計算機發出信號，表明潤滑系統工作正常，如果潤滑系統中過濾器堵塞或油流量不足而使系統的壓力降低到一定值時，該壓力傳感器會立即中斷向中心計算機發出的信號，控制計算機檢測到該信號中斷后，便立即發出報警信號并使機組停止運行。過濾器是油路系統中的另一個功能部件，在正常工作狀態下，油流通過進油口進入濾芯外腔，經濾網過濾后進入濾芯內腔出油口；為了在各種狀態下保證潤滑油的流量，在過濾器中設置了一個旁路閥，目的是在濾網阻塞或氣溫較低引起潤滑油的粘度增加時，打開旁路閥，一部分潤滑油經旁路閥直接到達出油口，保證潤滑系統有足夠的供油量；另外過濾器上還設計了一個極限開關，當油路和濾芯內腔的壓力差超過一定限度時，該極限開關便打開以指示濾網太臟，或潤滑油粘度太大。
溫度控制是齒輪箱運行狀態控制的另一個重要組成部份，以某種660kW風力發電機組的齒輪箱系統為例，控制系統實時地對齒輪箱的潤滑油溫度進行著監控。該溫度控制系統有溫度傳感器、散熱裝置、加熱裝置組成。控制系統連續地讀取齒輪箱溫度傳感器發來的溫度信號，若環境溫度高于15℃或齒輪箱潤滑油溫高于60℃，則控制系統使加熱電阻斷電，停止加熱；冷卻系統的控制原理是，當齒輪箱的溫度高于60℃時，則啟動散熱器風扇，在此狀態下即使齒輪箱的潤滑油溫降到了60℃時以下，散熱器風扇也會繼續工作一段時間再停止運行；如果控制系統檢測到齒輪箱溫度超過85℃，則發出報警信號并使機組停止運行，在此狀態下應檢查加熱系統和散熱系統是否工作正常，如果加熱系統和散熱系統工作正常則需檢查齒輪的嚙合狀態和軸承的潤滑狀態和振動指標。
齒輪箱的油位是保證齒輪箱正常運行的關鍵要素之一，在某種660kW的齒輪箱上，除了設計有觀察窗外，還設計有一個油位傳感器，該傳感器在齒輪箱內的油位低于設定值時向控制計算機發出信號，控制系統檢測到該信號后立即發出報警信號并使機組停止運行。
4.結論和建議
齒輪箱的潤滑油溫度信號、油位信號、油流信號都是控制系統的輸入信號，控制計算機根據不同的信號觸發不同的控制程序，控制程序驅動相關的執行元件執行相關的操作，確保了齒輪箱工作于良好狀態。
在實際工作中發現由分配器通向各個軸承的強制潤滑管被堵塞而致軸承燒死的現象。究其原因可能是油液過臟或過濾器濾芯損壞致臟物進入潤滑管所致。建議：齒輪箱用油要使用符合要求的濾油機加入；濾芯要規定檢查周期，以防濾芯破損后使臟物堵塞油路而致軸承燒損.
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