风力发电机齿轮箱培训资料
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风电齿轮箱操作手册
1.5MW风电齿轮箱操作维护手册(审查稿)通用减速机厂目录1.用途与结构 22.辅助装置 33.性能参数 64.安装 85.运行前的准备工作 96.起动 107.运行 118.故障原因与处理方法 139.维护 1510.运输、储存 1611.安全防护 1712 易损件明细 18 1.用途与结构该齿轮箱用于PWE1570/1577型风力发电机，其用途是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机，并通过齿轮箱齿轮副的增速作用使输出轴的转速提高到发电机发电所需的转速。
齿轮箱由两级行星和一级平行轴传动以及辅助装置组成。
为了传动平稳和提高承载能力，齿轮采用斜齿并精密修形，外齿轮材料为渗碳合金钢，内齿轮为合金钢，一级行星架采用高合金铸钢材料，二级行星架和箱体采用高强度抗低温球墨铸铁。
主轴内置于增速机，与第一级行星架过盈连接。
齿轮箱通过弹性减震装置安装在主机架上。
齿轮箱的轴向空心孔用于安装控制回路电缆。
具体结构见图1。
图12 辅助装置2.1润滑供油系统：润滑供油系统由泵-电机组、过滤器、阀及管路等组成，用于润滑系统所需的压力和流量，并控制系统的清洁度。
其工作原理见图2。
油泵上的安全阀设定压力为10bar,以防止压力过高损坏系统元件。
当润滑油温度低或当过滤器滤芯压差大于4bar时，滤芯上的单向阀打开，液压油只经过50μ的粗过滤；当温度逐渐升高，滤芯压差低于4bar时，液压油经过10μ和50μ两级过滤。
无论何种情况，未经过滤的液压油决不允许进入齿轮箱内各润滑部位。
当油池温度低于30°C时，过滤器的压差发讯器报警信号无效；而当油池温度超过30°C时，当压差达到 3 bar时，此时报警信号才有效，必须在两天内更换清洁的滤芯。
图22.2风冷却器：用于冷却齿轮箱的润滑油。
该风冷却器由电机、高性能轴向风扇、散热片和温控阀、旁通阀组成。
其工作原理见图2，即当齿轮箱的油温达到55℃时，温控阀关闭，风冷却器开始自动工作，润滑油经风冷却器冷却后再进到齿轮箱进行强制润滑；当油池温度降到45℃时，风扇冷却器自动停止工作，润滑油直接经温控阀进到齿轮箱进行强制润滑。
风力发电机齿轮箱
轴承损坏：定期检查轴承磨损情况及时更换损坏的轴承
润滑油不足：定期检查润滑油量及时补充润滑油
05
风力发电机齿轮箱的发展趋势与展望
提高能效与可靠性
提高能效：通过优化设计、材料选择和制造工艺提高齿轮箱的能效降低能耗。
提高可靠性：通过改进设计、提高制造精度和加强维护保养提高齿轮箱的可靠性降低故障率。
智能化：通过引入智能控制技术实现对齿轮箱的实时监控和故障诊断提高运行效率和可靠性。
案例二：某海上风电场使用风力发电机齿轮箱降低维护成本
案例三：某山区风电场使用风力发电机齿轮箱提高设机齿轮箱降低噪音污染
汇报人：
感谢您的观看
环保：通过采用环保材料和制造工艺降低齿轮箱对环境的影响提高环保性能。
降低噪音与振动
采用新型材料：如复合材料、橡胶等降低噪音和振动
优化设计：改进齿轮箱结构降低噪音和振动
采用先进技术：如主动降噪技术、振动控制技术等降低噪音和振动
加强维护保养：定期检查和维护降低噪音和振动
智能化与数字化技术的应用
添加标题
04
风力发电机齿轮箱的维护与保养
日常维护
定期检查润滑油：确保润滑油充足避免齿轮磨损
定期检查密封性：确保密封良好防止灰尘和水进入
定期检查齿轮磨损：及时更换磨损严重的齿轮
定期检查轴承磨损：及时更换磨损严重的轴承
定期检查螺栓紧固：确保螺栓紧固防止松动导致故障
定期检查电气系统：确保电气系统正常工作避免故障发生
案例分析：某风电场使用风力发电机齿轮箱的情况
技术特点：风力发电机齿轮箱在陆上风电场的应用优势
发展趋势：陆上风电场对风力发电机齿轮箱的需求预测
海上风力发电
海上风力发电的优势：资源丰富、环境友好、可再生能源
润滑油不足：定期检查润滑油量及时补充润滑油
05
风力发电机齿轮箱的发展趋势与展望
提高能效与可靠性
提高能效：通过优化设计、材料选择和制造工艺提高齿轮箱的能效降低能耗。
提高可靠性：通过改进设计、提高制造精度和加强维护保养提高齿轮箱的可靠性降低故障率。
智能化：通过引入智能控制技术实现对齿轮箱的实时监控和故障诊断提高运行效率和可靠性。
案例二：某海上风电场使用风力发电机齿轮箱降低维护成本
案例三：某山区风电场使用风力发电机齿轮箱提高设机齿轮箱降低噪音污染
汇报人：
感谢您的观看
环保：通过采用环保材料和制造工艺降低齿轮箱对环境的影响提高环保性能。
降低噪音与振动
采用新型材料：如复合材料、橡胶等降低噪音和振动
优化设计：改进齿轮箱结构降低噪音和振动
采用先进技术：如主动降噪技术、振动控制技术等降低噪音和振动
加强维护保养：定期检查和维护降低噪音和振动
智能化与数字化技术的应用
添加标题
04
风力发电机齿轮箱的维护与保养
日常维护
定期检查润滑油：确保润滑油充足避免齿轮磨损
定期检查密封性：确保密封良好防止灰尘和水进入
定期检查齿轮磨损：及时更换磨损严重的齿轮
定期检查轴承磨损：及时更换磨损严重的轴承
定期检查螺栓紧固：确保螺栓紧固防止松动导致故障
定期检查电气系统：确保电气系统正常工作避免故障发生
案例分析：某风电场使用风力发电机齿轮箱的情况
技术特点：风力发电机齿轮箱在陆上风电场的应用优势
发展趋势：陆上风电场对风力发电机齿轮箱的需求预测
海上风力发电
海上风力发电的优势：资源丰富、环境友好、可再生能源
风电机组齿轮箱
2.4.1 齿轮箱齿面点蚀
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
轮齿受力后，齿面接触处将产生循环变化的接触应力， 在接触应力反复作用下，轮齿表层或次表层出现不规则的 细线状疲劳裂纹，疲劳裂纹扩展的结果，使齿面金属脱落 而形成麻点状凹坑，称为齿面疲劳点蚀，简称为点蚀。 它可分为早期点蚀和破坏性点蚀。 提高齿面硬度和润滑油的粘度，采用正角度变位传动 等，可减缓或防止点蚀产生。
冷却器单元
管路 2. 加热系统 叶轮锁 3. 其它 雷电保护装置
油-空气冷却器（油冷风扇） 加热器
温度控制器
Pt100（温度传感器）
视孔盖 检查孔 排油阀 集油盒
液位传感器
油位指示器 空气过滤器
3.1 润滑与冷却系统简介
电机 泵单元
油泵
冷却器单元
分配器以及管路
过滤网（粗滤、精滤）
3.1.1 润滑与冷却系统的作用
2.5 一级行星双臂整体式行星架
双臂整体式行星架：
结构刚性较好，行 星轮的轴承一般安装在 行星轮内。
2.5 二级行星单臂式行星架
单臂式行星架：
结构简单，装配方便，轴向尺寸小。但 行星轮属悬臂布置，受力不好，刚性差。
2.6 空心轴
空心轴结构：
与轮毂内 滑环相连接
法兰盘前端加轴承和齿轮箱后方固定的方式，使得 各级传动轴在转动的过程中空心轴保持不转动。 空心轴中：动力电缆和控制电缆。给轮毂中的电机 和控制柜提供电源和控制信号用以实现对变浆系统的控 制。
溢流阀：一种液压压力控制阀。在液压设备中主要起定压溢流作用 和安全保护作用。泵单元中 3bar/10bar/0.2bar溢流阀，分别是在压 力大于3bar和10bar的时候打开。0.2bar溢流阀防止回流。 温控阀：调速阀是进行了压力补偿的节流阀。泵单元中的温控阀采 用机械结构，热胀冷缩的原理。油温↑，油路流量↓ 油温↓，油路流量↑。
维斯 风力发电机齿轮箱
齿轮箱壳通过两个带橡皮零件的柔性扭矩臂柔软固定在主梁上。扭 矩臂装在行星齿轮每一 侧。
在齿轮箱的输出轴上，刹车盘法兰装在复合联轴节上，联轴节再通 法兰和发电机连接在一 起。
刹车盘用于制动刹车，例如在对齿轮箱内部零件进行维修检查时会用 到。但在紧急停机时会 激活。 当电网掉网时刹车盘也会激活。 齿轮箱和发电机之间的联轴节 为“软性”零件，运行时可以独立于在齿轮箱和发电机之间相 对小的不同心而保持传递扭矩。
1.4 监控齿轮箱 按照设计，齿轮箱的轴承和齿轮通过压入和喷
入油进行润滑。把机械油泵和高速轴直接连 接，压力油流动进行润 滑。 泵压力侧和过滤器及冷却系统相连，从而使油得到过滤和冷却，
过滤和冷却过的油被导入 齿轮箱内不同润滑点。 关于功能描述欲知 详情请参考《电气运行和维护手册》。齿轮箱和润滑系统的运行状况 由下 表中的传感器监控。
拆下顶盖，肉眼观察杂质情况。如有必要，用 与齿轮油类 型相溶的清洁剂清洗齿轮箱 （因为有些齿轮油不能被混 合）。如果 齿轮箱使用/或将使用聚乙二醇类型的齿 轮
油，则决不能使用Dry Cleaner清洗剂，因为会
导致类似
于油水混合一样的结果。此时要使用 Texaco Bio Star Sx 菜油(096184)。因 而仔细清洁齿轮箱非常重要，如果要换 齿轮油类型，则要重新选择合适的清洁剂 类型。
当从齿圈法兰排油时发现杂质，则通过行 星齿轮前盖上的 检查盖冲洗行星齿轮， 直到没有杂质为止。由于斜齿轮的 斜 面，会残留一些油渍。从排油水龙头排出 剩油。清洁齿 轮箱后，里面的剩油不能 超过总油量的1％。 注意：如果发现齿轮 箱中有杂质，请联系维斯塔斯。
3.5 检查齿轮箱
小心别让齿轮挤了手。 ; 决不能将手伸入齿轮箱。 f 将风机偏航离风向。 f 应用液压风轮锁。 f 在服务面板上激活制动。 f 应用风轮锁紧螺栓。 f 松开制动以进行风轮锁紧螺母的最后紧固。 f 激活紧急停止按 钮。 检查齿轮箱内部，看齿轮油和齿轮箱内表面是否有金属屑。 看齿侧面是否有油泥或损坏。彩色区域显示温度升高。可能 的话检查运行情况。
在齿轮箱的输出轴上，刹车盘法兰装在复合联轴节上，联轴节再通 法兰和发电机连接在一 起。
刹车盘用于制动刹车，例如在对齿轮箱内部零件进行维修检查时会用 到。但在紧急停机时会 激活。 当电网掉网时刹车盘也会激活。 齿轮箱和发电机之间的联轴节 为“软性”零件，运行时可以独立于在齿轮箱和发电机之间相 对小的不同心而保持传递扭矩。
1.4 监控齿轮箱 按照设计，齿轮箱的轴承和齿轮通过压入和喷
入油进行润滑。把机械油泵和高速轴直接连 接，压力油流动进行润 滑。 泵压力侧和过滤器及冷却系统相连，从而使油得到过滤和冷却，
过滤和冷却过的油被导入 齿轮箱内不同润滑点。 关于功能描述欲知 详情请参考《电气运行和维护手册》。齿轮箱和润滑系统的运行状况 由下 表中的传感器监控。
拆下顶盖，肉眼观察杂质情况。如有必要，用 与齿轮油类 型相溶的清洁剂清洗齿轮箱 （因为有些齿轮油不能被混 合）。如果 齿轮箱使用/或将使用聚乙二醇类型的齿 轮
油，则决不能使用Dry Cleaner清洗剂，因为会
导致类似
于油水混合一样的结果。此时要使用 Texaco Bio Star Sx 菜油(096184)。因 而仔细清洁齿轮箱非常重要，如果要换 齿轮油类型，则要重新选择合适的清洁剂 类型。
当从齿圈法兰排油时发现杂质，则通过行 星齿轮前盖上的 检查盖冲洗行星齿轮， 直到没有杂质为止。由于斜齿轮的 斜 面，会残留一些油渍。从排油水龙头排出 剩油。清洁齿 轮箱后，里面的剩油不能 超过总油量的1％。 注意：如果发现齿轮 箱中有杂质，请联系维斯塔斯。
3.5 检查齿轮箱
小心别让齿轮挤了手。 ; 决不能将手伸入齿轮箱。 f 将风机偏航离风向。 f 应用液压风轮锁。 f 在服务面板上激活制动。 f 应用风轮锁紧螺栓。 f 松开制动以进行风轮锁紧螺母的最后紧固。 f 激活紧急停止按 钮。 检查齿轮箱内部，看齿轮油和齿轮箱内表面是否有金属屑。 看齿侧面是否有油泥或损坏。彩色区域显示温度升高。可能 的话检查运行情况。
风电齿轮箱结构原理及维护知识
一、齿轮箱基本认识
3、风电齿轮箱的轴承
轴承分类： 按载荷方向：向心轴承、推力轴承 按滚动体形态：球轴承 滚子轴承：圆柱滚子 圆锥滚子 球面滚子 滚针
一、齿轮箱基本认识 3、风电齿轮箱的轴承
风电齿轮箱轴承主要类型 满圆柱滚子轴承； 圆柱滚子轴承； 调心滚子轴承； 圆锥滚子轴承； 四点接触球轴承；
一、齿轮箱基本认识
一、齿轮箱基本认识
1、风电齿轮箱的结构 3）单级行星（半直驱） 目前我公司有的型号： FLD1500F
一、齿轮箱基本认识
1.1、风电齿轮箱的结构
4）两级行星 目前我公司有的型号： FLW3000J FLW3000C
一、齿轮箱基本认识
1.1、风电齿轮箱的结构
5）renk 目前我公司有的型号： FLA800 FLC750 该结构常见于Renk系列， 重点在于齿圈输入，行星 轮轴通过轴承连接到箱体 上，该结构的好处就是行 星齿轮上轴承外圈与箱体 连接，改进了轴承工作环 境，增加了轴承的使用寿 命；但不足是该结构加工 精度和装配要求高
3、风电齿轮箱的轴承
风电齿轮箱轴承主要类型 圆柱滚子轴承：
圆柱滚子与滚道为线接触轴承 。负荷能力大，主要承受径向 负荷。滚动体与套圈挡边摩擦 小，适于高速旋转。根据套圈 有无挡边，可以分有NU、NJ 、NUP、N、NF等单列轴承， 及NNU、NN等双列轴承。该 轴承是内圈、外圈可分离的结 构。内圈或外圈无挡边的圆柱 滚子轴承，其内圈和外圈可以 向轴向作相对移动，所以可以 作为自由端轴承使用。在内圈 和外圈的某一侧有双挡边，另 一侧的套圈有单个挡边的圆柱 滚子轴承，可以承受一定程度 的一个方向轴向负荷
一、齿轮箱基本认识 2、风电齿轮箱的齿轮基础
齿轮失效的主要形式： 3、胶合：局部升温+重载、润滑不够、油变质
风电齿轮箱
偏航电机及减速机构 偏航大齿圈及轴承 接近开关风速风向仪
偏航系统： 为了让叶轮能自然地对准风向,通常风机都会采用 调向装置, 对大型风力发电机组而言, 一般采用的 是电动机驱动的风向跟踪系统。
偏航系统： 整个偏航系统由电动机及减速机构、偏航调节系 统和扭缆保护装置等部分组成。偏航调节系统包 括风向标和偏航系统调节软件。
煤炭，在我国一次能源的生产和消费中占70% 的份额，在电力构成中占80%的份额。而目前 一般我们能看到的是燃煤造成的大气污染问 题，高居不下的煤炭价格所给我们带来的市 场压力问题，以及铁路煤炭运输不堪重负的 压力等。但是从我国已探明的可采储量的 1900亿吨这一数字说明，中国煤炭可开发利 用的时间大约仅能维持到2050年前后。
第二章 风能开发的意义
全球风能总量有多大？ 全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能 2×710MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。 我国风能总量有多少？ 我国10米高度层的风能资源总储量为32.26亿千瓦，其中 实际可开发利用的风能资源储量为2.53亿千瓦。而据估计， 中国近海风能资源约为陆地的3倍，所以，中国可开发风 能资源总量约为10亿千瓦。其中青海、甘肃、新疆和内蒙 可开发的风能储量分别为1143万千瓦、2421万千瓦、3433 万千瓦和6178万千瓦，是中国大陆风能储备最丰富的地区。
石油和天然气，石油的生产占一次能源的构成约17% 左右，占一次能源的消费23%左右，说明我国石油资 源自己供给的能力严重不足，已连续三年进口原油 和成品油的数量超过1亿吨，是列美国之后的第二进 口大国，中国石油探明可采储量为30几亿吨。所以 要维持国内经济持续发展，长期依赖进口石油的局 面是无法改变。而从国际上看原油已逐渐成为一个 政治名词，因为谁对原油的控制力强，谁的发展前 景就光明。当然石油的开采终有资源枯竭的一天， 专家预测从全世界的范围看2050年前后将枯竭。天 然气在我国一次能源的生产和消费中虽然占有8%左 右的比重，而天然气作为工业化工的重要资源，我 国不可能期望用天然气来发电。
偏航系统： 为了让叶轮能自然地对准风向,通常风机都会采用 调向装置, 对大型风力发电机组而言, 一般采用的 是电动机驱动的风向跟踪系统。
偏航系统： 整个偏航系统由电动机及减速机构、偏航调节系 统和扭缆保护装置等部分组成。偏航调节系统包 括风向标和偏航系统调节软件。
煤炭，在我国一次能源的生产和消费中占70% 的份额，在电力构成中占80%的份额。而目前 一般我们能看到的是燃煤造成的大气污染问 题，高居不下的煤炭价格所给我们带来的市 场压力问题，以及铁路煤炭运输不堪重负的 压力等。但是从我国已探明的可采储量的 1900亿吨这一数字说明，中国煤炭可开发利 用的时间大约仅能维持到2050年前后。
第二章 风能开发的意义
全球风能总量有多大？ 全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能 2×710MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。 我国风能总量有多少？ 我国10米高度层的风能资源总储量为32.26亿千瓦，其中 实际可开发利用的风能资源储量为2.53亿千瓦。而据估计， 中国近海风能资源约为陆地的3倍，所以，中国可开发风 能资源总量约为10亿千瓦。其中青海、甘肃、新疆和内蒙 可开发的风能储量分别为1143万千瓦、2421万千瓦、3433 万千瓦和6178万千瓦，是中国大陆风能储备最丰富的地区。
石油和天然气，石油的生产占一次能源的构成约17% 左右，占一次能源的消费23%左右，说明我国石油资 源自己供给的能力严重不足，已连续三年进口原油 和成品油的数量超过1亿吨，是列美国之后的第二进 口大国，中国石油探明可采储量为30几亿吨。所以 要维持国内经济持续发展，长期依赖进口石油的局 面是无法改变。而从国际上看原油已逐渐成为一个 政治名词，因为谁对原油的控制力强，谁的发展前 景就光明。当然石油的开采终有资源枯竭的一天， 专家预测从全世界的范围看2050年前后将枯竭。天 然气在我国一次能源的生产和消费中虽然占有8%左 右的比重，而天然气作为工业化工的重要资源，我 国不可能期望用天然气来发电。
风力发电机齿轮箱
– 在总计运行10小时后，检查机座螺栓和各连接 部位螺栓，必要时予以紧固，检查所有可能的 泄漏点；检查油位，必要时补充润滑油。
3、润滑系统使用要求
• 润滑油牌号：Mobil SHC XMP 320 • 润滑系统由供油装置、过滤系统、油/风冷
却装置及中间连接管路组成。
• 控制原理图如图：
3.1控制要求：
平行级齿轮的润滑
三、风电齿轮箱的损坏类型及其判断
损坏部件 齿轮
轴承 轴 箱体 紧固件 油封
故障比例（%） 损坏表现形式
60
断齿、点蚀、胶合、磨损、疲
劳裂纹、其他
19
烧伤、滚珠脱出、保持架变形
10
断裂、磨损
7
变形、裂开
3
断裂
1
磨损
• 上表中列举了齿轮箱中各类零件损坏的百 分比。由表可见，在齿轮箱中齿轮本身的 故障所占比重大，为60%。说明在齿轮传 动系统中齿轮本身的制造、装配质量及其 运行维护水平是关键问题。齿轮在机械加 工中是一种高度复杂的成形零件，而在高 速、重载下运行的齿轮，其工作条件又相 对比其他零部件恶劣。
齿轮的故障特征预估障间的关系
四、风电齿轮箱的使用、维护和检查
• 以1500KW齿轮箱为例说明： 1 、运行前的检查： • 1.1安装完后，所有多余材料、工具、安装用的工
装设备都应拿走。 • 1.2连接螺栓是否拧紧。 • 1.3齿轮箱壳体的连接螺栓是否拧紧。 • 1.4手动盘车有无阻滞现象。 • 1.5油量是否达到油标刻度。从减速箱的通气帽处
表（一） 螺栓的拧紧力矩
螺栓
用扭力扳手的力矩 N.m
大小
8.8 级
10.9 级
M8
21
30.4
M10
3、润滑系统使用要求
• 润滑油牌号：Mobil SHC XMP 320 • 润滑系统由供油装置、过滤系统、油/风冷
却装置及中间连接管路组成。
• 控制原理图如图：
3.1控制要求：
平行级齿轮的润滑
三、风电齿轮箱的损坏类型及其判断
损坏部件 齿轮
轴承 轴 箱体 紧固件 油封
故障比例（%） 损坏表现形式
60
断齿、点蚀、胶合、磨损、疲
劳裂纹、其他
19
烧伤、滚珠脱出、保持架变形
10
断裂、磨损
7
变形、裂开
3
断裂
1
磨损
• 上表中列举了齿轮箱中各类零件损坏的百 分比。由表可见，在齿轮箱中齿轮本身的 故障所占比重大，为60%。说明在齿轮传 动系统中齿轮本身的制造、装配质量及其 运行维护水平是关键问题。齿轮在机械加 工中是一种高度复杂的成形零件，而在高 速、重载下运行的齿轮，其工作条件又相 对比其他零部件恶劣。
齿轮的故障特征预估障间的关系
四、风电齿轮箱的使用、维护和检查
• 以1500KW齿轮箱为例说明： 1 、运行前的检查： • 1.1安装完后，所有多余材料、工具、安装用的工
装设备都应拿走。 • 1.2连接螺栓是否拧紧。 • 1.3齿轮箱壳体的连接螺栓是否拧紧。 • 1.4手动盘车有无阻滞现象。 • 1.5油量是否达到油标刻度。从减速箱的通气帽处
表（一） 螺栓的拧紧力矩
螺栓
用扭力扳手的力矩 N.m
大小
8.8 级
10.9 级
M8
21
30.4
M10
重齿风电齿轮箱知识
FL800A FL850 FL1000D FL1250 FL1500A FL2000D FL2000H FL2000B FL2000S FL2000T
一、齿轮箱基本认识
1、风电齿轮箱的结构 该结构同一级行星二级 平行结构都是较常见风 电齿轮箱结构形式。该 结构用一组平行齿轮代 替一组行星传动，从而 降低了行星齿轮及轴承 的失效风险，增强了齿 轮箱整体的可靠性；不 足之处在于增加体积与 重量。
滚动轴承装配时，游隙不能太大，也不能太小。游隙太大，会造成同时承受载荷的滚动体 数量减少，单个滚动体的载荷增大，从而降低轴承的旋转精度，减少使用寿命；游隙太小， 会使摩擦力增大，产生的热量增加，加剧磨损，同样能使轴承的使用寿命减少。
一、齿轮箱基本认识
4、风电齿轮箱的润滑
1.原理图：
排气口 5#管 OUT1 单 向 阀 1 OUT3 单 向 阀 单 向 阀
0.17~0.23
0.4
0.17~0.37
0.4-0.6
0.90~1.20
1.5-1.8
1.10~1.40
1.4-1.7
0.25-0.35
0.20~0.30
一、齿轮箱基本认识 2、风电齿轮箱的齿轮基础
齿轮的特性： 2、机械性能： 风力发电机组齿轮受风力负荷，此负荷变化极大，因此，齿轮采用 抗低温冲击，韧性高的渗碳淬火材料。内齿圈根据设计载荷分别采 用软齿面（调质）中硬齿面（调质+表面氮化）硬齿面（渗碳淬火）， 精度为6GB10095。其他所有齿轮均为渗碳淬火硬齿面齿轮，渗碳淬 火后磨齿，齿面硬度为60±2HRC，精度5-6 GB10095。 根据等强度原则使各级传动中的承载能力大致相等，齿轮几何尺寸计 算按照GB1356进行计算。齿轮接触疲劳强度，弯曲疲劳强度按照 GB3480渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法进行计算。
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– 机组未启动时若油温⑩低于10℃时，电加热器 ②启动，电动泵③每隔30分钟启动工作5分钟。 油温⑩高于15℃，电加热器②停止加热，电动 泵③工作，机组启动。
– 机组启动温度必须在油温⑩高于10℃。
– 电动泵③出口压力10bar，安全阀设定压力 16bar，出口油压过高（超过16bar）时，安全 阀打开。
• 齿轮箱的结构原理图见上图。结构上采用行星— 平行轴混合传动的紧凑结构；低速级转速低，扭 矩大，采用行星传动，且主要以太阳轮浮动均载 为主。第二级、第三级扭矩小得多，采用斜齿传 动，能有效的保证叶尖高压油通道。其具体原理 为：首先，通过风带动叶片转动，叶片把转速传 到输入轴（1）上。通过输入轴（1）上的花键把 力矩传到行星架（2）上，行星架通过内齿圈（3） 行星轮（4）和太阳轮（5）组成的行星传动传到 太阳轮（5）上，太阳轮（5）通过另一端的花键 把力矩传到大齿轮（6）上，大齿轮（6）通过齿 轮传动把力矩传到齿轮轴（7）上，齿轮轴（7） 通过轴上的大齿轮把力矩传到输出轴（8）上。输 出轴（8）通过输出轴轴伸端把力矩和转速传到发 电机上，供发电机发电。
– 在总计运行10小时后，检查机座螺栓和各连接 部位螺栓，必要时予以紧固，检查所有可能的 泄漏点；检查油位，必要时补充润滑油。
3、润滑系统使用要求
• 润滑油牌号：Mobil SHC XMP 320 • 润滑系统由供油装置、过滤系统、油/风冷
却装置及中间连接管路组成。•控制原理图如图：3.1控制要求：
• 随着风电行业的发展，更多更大功率的机 组投入商业化运营，因而其维修费用更高。
虽然世界上著明的齿轮箱制造企业，如德 国的Renk公司，Flender公司，JA/KE公 司，Eickhoof公司以及一些中小企业在这 方面都作了研究，并且有的企业也付出了
很大的代价，但目前世界风电行业所用增
速齿轮箱仍然事故较多。因此，采用先进
– 过滤器⑤最高工作压力16bar，安全阀设定压 力14bar，当过滤器⑤进口与出口压力差值超 过3.5bar时（在油温⑩超过40℃时才测定，信 号采集至少90分钟），传感器发出信号且红灯 亮（绿灯表示工作正常）。
风力发电机齿轮箱
概述
• 风力发电机组由叶片、增速齿轮箱、风叶 控制系统、刹车系统、发电机、塔架等组 成。其中增速齿轮箱作为其传动系统起到 动力传输的作用，使叶片的转速通过增速 齿轮箱增速，使其转速达到发电机的额定 转速，以供发电机能正常发电。因此增速 齿轮箱设计及制造相当关键。同时风力发 电机组增速齿轮箱由于其使用条件的限制， 要求体积小，重量轻，性能优良，运行可 靠，故障率低。
齿轮的故障特征预估障间的关系
四、风电齿轮箱的使用、维护和检查
• 以1500KW齿轮箱为例说明： 1 、运行前的检查： • 1.1安装完后，所有多余材料、工具、安装用的工
装设备都应拿走。 • 1.2连接螺栓是否拧紧。 • 1.3齿轮箱壳体的连接螺栓是否拧紧。 • 1.4手动盘车有无阻滞现象。 • 1.5油量是否达到油标刻度。从减速箱的通气帽处
平行级齿轮的润滑
三、风电齿轮箱的损坏类型及其判断
损坏部件 齿轮
轴承 轴 箱体 紧固件 油封
故障比例（%） 损坏表现形式
60
断齿、点蚀、胶合、磨损、疲
劳裂纹、其他
19
烧伤、滚珠脱出、保持架变形
10
断裂、磨损
7
变形、裂开
3
断裂
1
磨损
• 上表中列举了齿轮箱中各类零件损坏的百 分比。由表可见，在齿轮箱中齿轮本身的 故障所占比重大，为60%。说明在齿轮传 动系统中齿轮本身的制造、装配质量及其 运行维护水平是关键问题。齿轮在机械加 工中是一种高度复杂的成形零件，而在高 速、重载下运行的齿轮，其工作条件又相 对比其他零部件恶劣。
技术，分析其它企业失败的原因，总结和
吸收以往开发其它项目齿轮箱成功的经验，
研制高技术性能，高可靠性和良好的可维
修性的增速齿轮箱是兆瓦级风力发电机组 的关键技术保障。
一、风电齿轮箱的传动结构类型与工作原理
64.5
1000KW齿轮箱
z61Xm4
1500KW齿轮箱
齿轮箱工作原理（以600KW齿轮箱为例）
齿轮轮齿 损伤原因
1. 疲 劳
1. 局部断齿
2. 过 载
3. 冲 击
1. 过 载
2. 磨 损
2. 润滑剂不洁
1. 齿面硬度低
3. 点 蚀
2. 过 载
3. 载荷不均
4. 胶 合
1. 供油不良 2. 齿轮精度低 3. 温度过高 4. 齿面硬度低
1. 疲 劳
5. 齿根疲劳裂纹
2. 过 载
3. 齿根圆角处热处
加入规定的清洁润滑油，注油时用不少于80目的 滤网过滤，以防杂物进入箱内。滑油用量约260L。
2 、试运转
• 齿轮箱出厂前已进行过空载试验，建议用户在齿 轮箱首次运行前10小时内注意下列事项：
– 检查齿轮、轴承供油是否正常，吸油是否畅通。
– 在运转过程中，每30分钟记录一次油温及轴承 部位温度。
– 注意齿轮箱有无异常声响，检查箱体各接合面 和各可能的泄漏点是否渗油，并及时采取措施， 排除故障。
理或加工缺陷
图示为齿轮主要故障形式及其原因
不能运转
1．齿 轮 轮 齿 2．齿 轮 轮 体 3．轴、联轴节、键
1．断 齿 2．严重胶合 3．杂物进入 1．齿圈断裂 2．变形损坏 1．损 伤
4．轴 承
5．齿 轮 箱 6．动 力 源 7．其 它
1．烧 伤 2．滚柱脱落 3．杂物进入 严重损伤、变形 故障不能运转 轴承、联轴节损坏
• 对于风电齿轮箱，对于所有的齿轮和轴承 我们都要采用强制润滑。原因有：
• 1、强制润滑可以进行监控，而飞溅润滑是 监控不了的。从安全性考虑采用强制润滑。
• 2、现在风电齿轮箱功率越来越大，其功率 损耗也越来越大，因此飞溅润滑已经满足 不了冷却的作用。这是需要进行强制润滑。
• 下为润滑实例：（以1500KW齿轮箱为例）
二、齿轮、轴承润滑机理
• 齿轮和轴承在转动过程中它们实际都是非直接接 触，这中间是靠润滑油建成油膜，使其形成非接 触式的滚动和滑动，这时油起到了润滑的作用。 虽然它们是非接触的滚动和滑动，但由于加工精 度等原因使其转动都有相对的滚动摩擦和滑动摩 擦，这都会产生一定的热量。如果这些热量在它 们转动的过程中没有消除，势必会越集越多，最 后导致高温烧毁齿轮和轴承。因此齿轮和轴承在 转动过程中必须用润滑油来进行冷却。所以润滑 油一方面起润滑作用，另一方面起冷却作用。
– 机组启动温度必须在油温⑩高于10℃。
– 电动泵③出口压力10bar，安全阀设定压力 16bar，出口油压过高（超过16bar）时，安全 阀打开。
• 齿轮箱的结构原理图见上图。结构上采用行星— 平行轴混合传动的紧凑结构；低速级转速低，扭 矩大，采用行星传动，且主要以太阳轮浮动均载 为主。第二级、第三级扭矩小得多，采用斜齿传 动，能有效的保证叶尖高压油通道。其具体原理 为：首先，通过风带动叶片转动，叶片把转速传 到输入轴（1）上。通过输入轴（1）上的花键把 力矩传到行星架（2）上，行星架通过内齿圈（3） 行星轮（4）和太阳轮（5）组成的行星传动传到 太阳轮（5）上，太阳轮（5）通过另一端的花键 把力矩传到大齿轮（6）上，大齿轮（6）通过齿 轮传动把力矩传到齿轮轴（7）上，齿轮轴（7） 通过轴上的大齿轮把力矩传到输出轴（8）上。输 出轴（8）通过输出轴轴伸端把力矩和转速传到发 电机上，供发电机发电。
– 在总计运行10小时后，检查机座螺栓和各连接 部位螺栓，必要时予以紧固，检查所有可能的 泄漏点；检查油位，必要时补充润滑油。
3、润滑系统使用要求
• 润滑油牌号：Mobil SHC XMP 320 • 润滑系统由供油装置、过滤系统、油/风冷
却装置及中间连接管路组成。•控制原理图如图：3.1控制要求：
• 随着风电行业的发展，更多更大功率的机 组投入商业化运营，因而其维修费用更高。
虽然世界上著明的齿轮箱制造企业，如德 国的Renk公司，Flender公司，JA/KE公 司，Eickhoof公司以及一些中小企业在这 方面都作了研究，并且有的企业也付出了
很大的代价，但目前世界风电行业所用增
速齿轮箱仍然事故较多。因此，采用先进
– 过滤器⑤最高工作压力16bar，安全阀设定压 力14bar，当过滤器⑤进口与出口压力差值超 过3.5bar时（在油温⑩超过40℃时才测定，信 号采集至少90分钟），传感器发出信号且红灯 亮（绿灯表示工作正常）。
风力发电机齿轮箱
概述
• 风力发电机组由叶片、增速齿轮箱、风叶 控制系统、刹车系统、发电机、塔架等组 成。其中增速齿轮箱作为其传动系统起到 动力传输的作用，使叶片的转速通过增速 齿轮箱增速，使其转速达到发电机的额定 转速，以供发电机能正常发电。因此增速 齿轮箱设计及制造相当关键。同时风力发 电机组增速齿轮箱由于其使用条件的限制， 要求体积小，重量轻，性能优良，运行可 靠，故障率低。
齿轮的故障特征预估障间的关系
四、风电齿轮箱的使用、维护和检查
• 以1500KW齿轮箱为例说明： 1 、运行前的检查： • 1.1安装完后，所有多余材料、工具、安装用的工
装设备都应拿走。 • 1.2连接螺栓是否拧紧。 • 1.3齿轮箱壳体的连接螺栓是否拧紧。 • 1.4手动盘车有无阻滞现象。 • 1.5油量是否达到油标刻度。从减速箱的通气帽处
平行级齿轮的润滑
三、风电齿轮箱的损坏类型及其判断
损坏部件 齿轮
轴承 轴 箱体 紧固件 油封
故障比例（%） 损坏表现形式
60
断齿、点蚀、胶合、磨损、疲
劳裂纹、其他
19
烧伤、滚珠脱出、保持架变形
10
断裂、磨损
7
变形、裂开
3
断裂
1
磨损
• 上表中列举了齿轮箱中各类零件损坏的百 分比。由表可见，在齿轮箱中齿轮本身的 故障所占比重大，为60%。说明在齿轮传 动系统中齿轮本身的制造、装配质量及其 运行维护水平是关键问题。齿轮在机械加 工中是一种高度复杂的成形零件，而在高 速、重载下运行的齿轮，其工作条件又相 对比其他零部件恶劣。
技术，分析其它企业失败的原因，总结和
吸收以往开发其它项目齿轮箱成功的经验，
研制高技术性能，高可靠性和良好的可维
修性的增速齿轮箱是兆瓦级风力发电机组 的关键技术保障。
一、风电齿轮箱的传动结构类型与工作原理
64.5
1000KW齿轮箱
z61Xm4
1500KW齿轮箱
齿轮箱工作原理（以600KW齿轮箱为例）
齿轮轮齿 损伤原因
1. 疲 劳
1. 局部断齿
2. 过 载
3. 冲 击
1. 过 载
2. 磨 损
2. 润滑剂不洁
1. 齿面硬度低
3. 点 蚀
2. 过 载
3. 载荷不均
4. 胶 合
1. 供油不良 2. 齿轮精度低 3. 温度过高 4. 齿面硬度低
1. 疲 劳
5. 齿根疲劳裂纹
2. 过 载
3. 齿根圆角处热处
加入规定的清洁润滑油，注油时用不少于80目的 滤网过滤，以防杂物进入箱内。滑油用量约260L。
2 、试运转
• 齿轮箱出厂前已进行过空载试验，建议用户在齿 轮箱首次运行前10小时内注意下列事项：
– 检查齿轮、轴承供油是否正常，吸油是否畅通。
– 在运转过程中，每30分钟记录一次油温及轴承 部位温度。
– 注意齿轮箱有无异常声响，检查箱体各接合面 和各可能的泄漏点是否渗油，并及时采取措施， 排除故障。
理或加工缺陷
图示为齿轮主要故障形式及其原因
不能运转
1．齿 轮 轮 齿 2．齿 轮 轮 体 3．轴、联轴节、键
1．断 齿 2．严重胶合 3．杂物进入 1．齿圈断裂 2．变形损坏 1．损 伤
4．轴 承
5．齿 轮 箱 6．动 力 源 7．其 它
1．烧 伤 2．滚柱脱落 3．杂物进入 严重损伤、变形 故障不能运转 轴承、联轴节损坏
• 对于风电齿轮箱，对于所有的齿轮和轴承 我们都要采用强制润滑。原因有：
• 1、强制润滑可以进行监控，而飞溅润滑是 监控不了的。从安全性考虑采用强制润滑。
• 2、现在风电齿轮箱功率越来越大，其功率 损耗也越来越大，因此飞溅润滑已经满足 不了冷却的作用。这是需要进行强制润滑。
• 下为润滑实例：（以1500KW齿轮箱为例）
二、齿轮、轴承润滑机理
• 齿轮和轴承在转动过程中它们实际都是非直接接 触，这中间是靠润滑油建成油膜，使其形成非接 触式的滚动和滑动，这时油起到了润滑的作用。 虽然它们是非接触的滚动和滑动，但由于加工精 度等原因使其转动都有相对的滚动摩擦和滑动摩 擦，这都会产生一定的热量。如果这些热量在它 们转动的过程中没有消除，势必会越集越多，最 后导致高温烧毁齿轮和轴承。因此齿轮和轴承在 转动过程中必须用润滑油来进行冷却。所以润滑 油一方面起润滑作用，另一方面起冷却作用。