南京安維士傳動技術股份有限公司技術總監吳偉強出席“第五屆中國風電后市場專題研討會”， 在風電機組運維及大部件修復專題論壇，分享題為“齒輪箱高標準維修的必要性與風電運維市場發展趨勢分析”的主旨演講。

　　吳偉強 ：各位來賓，大家下午好！今天非常榮幸能夠有這個機會站在這里與大家分享這個話題，齒輪箱高標準維修的必要性與運維市場發展趨勢分析。我來自南京安維士主要專注于齒輪箱維修整體解決方案。分三個方面：

　　第一部分，風電齒輪箱運維市場現狀。

　　齒輪箱失效模式，主要集中在機械部件，又主要是齒輪、軸承和箱體，有是結構件。這些大家看著比較眼熟、齒輪的膠合、微點蝕、開裂等等，有客戶問我們，齒輪箱很多臺連續出現同樣的故障，而且故障壞了之后怎么去修的，現在問我們已經你們修補方案能不能把這些問題解決掉。這幾年也越來越多發現了，后市場現在越來越步入正規。在前幾年的時候齒輪箱在回場進行修復的時候，客戶需求的是什么時候修完，價格是不是很低，主要關注這兩方面的信息，現在越來越關注的是這個為什么會壞，修復有沒有考慮到后面的可靠性，能不能避免這些問題。

　　齒輪箱的可靠性影響到齒輪的全生命周期的成本，齒輪箱的費用、吊裝的費用、運維費用。柱狀圖，最后這個齒輪箱損壞比較嚴重，早期的時候沒有出現，到最后發現齒輪箱嚴重的破壞，導致齒輪箱基本沒有維修價值的，這個時候成本就非常高。

　　如何保證維修齒輪箱的可靠性。這就是我們提出齒輪箱高標準的維修。這是我們標準維修流程，常規齒輪箱要做哪些流程？齒輪箱檢查、拆箱、每個零件要檢查、零件反修、計算分析、到試驗、外觀發貨，這是標準的流程。

　　高標準的維修和常規的維修有哪些區別？高標準維修有幾個部分，昨天和今天的會議上，很多各位專家都提出來這樣一個問題，行業內急需一些行業的標準，因為有標準大家可以有標準可依，所有的處于同一起跑線，如果沒有標準，有些廠家這樣修，有些廠家那樣修，導致維修質量良莠不齊，依據標準進行維修的。

　　第二個是失效的分析。

　　這個齒輪件為什么會壞，如果只是簡單的原樣的復原修復，是不是過幾年又出現同樣的問題。全方位計算分析、優化式修復、有效試驗驗證。常規式維修沒有標準，沒做失效分析、和計算分析。這幾年風電齒輪箱后市場維修也看到維修標準方案不一致，有些廠家針對壞哪修哪，不是做整體齒輪箱的質保，我們在2015年下半年的時候，我們安維士聯合中國船級社、南高齒業主單位和主機廠和同行的齒輪廠家依據多年齒輪箱后市場維修經驗，編輯了齒輪箱簡捷技術規范，去年8月份正式發布了。在這個里面我們也是希望規范化我們齒輪箱的維修，比如說我們齒輪在檢查的時候需要經過安裝，還有齒輪的粗糙度，維修的要求進行細化，還涉及到各個零部件，潤滑系統、箱體件、軸承件需要怎么檢查，維修達到什么樣的要求，最后齒輪箱在安裝之后進行完整的驗證，需要達到什么樣的要求？

　　失效分析這里提了個，一個齒輪上的設計，一個齒輪的質量，你的設計是不是符合要求，你產品的要求是不是符合要求，除了這塊還有個很重要的，理論工況和實際工況是不是符合？很多時候我們發現你在這個齒輪設計的時候是依據你的理論工況，但實際情況可能他的運行并不是跟你的理論是相符合的，所以我們需要根據齒輪箱的運行數據以及故障現象分析失效原因，確定真實的工況，然后再提出一個優化的方案，避免出現重復性的工作。

　　全方位計算現在主要涉及四個方面。為什么要全方位計算，我們風電后市場這幾年發展起來，主要維修的齒輪箱還是在零幾年的齒輪箱，由于當時技術的限制，很多齒輪箱的設計存在一些薄弱點，因為當時技術水平確實沒有現在高，經過這幾年的發展之后，我們國內齒輪箱技術是越來越高了，以現在的技術標準對當時的齒輪箱進行重新的計算較合，驗算一下，和失效進行對比，發現齒輪箱存在哪些問題，維修的時候需要注意什么，這個也是跟機械故障比較符合的，齒輪修形計算，還有結構件計算，這四塊分析也是目前齒輪失效最多的部件。

　　齒輪箱主要失效的形式，微點蝕主要是初期的失效，這個危害比較大，但看起來并不是特別起眼，看起來不光滑，但放大鏡看起來就很多凹凸點。很多追求失效的時候，都會問到底是由于結構本身問題出現的失效，還是后期運維出現的失效，還是質量問題。計算主要是計算這幾個方向，額定載荷、最大載荷，極限載荷，我們計算的強度和失效是對得起來的。像膠合強度就出現齒輪風險的和概率，微點蝕看看齒輪出現微點蝕的概率，并不是安全系數低就一定會失效，只是說失效的概率會比較大。我們有發現這樣的問題，有些齒輪箱比如說老斷齒，毀了好多臺，每次斷齒都這樣。如果我們知道這方面的因素就可以進行優化。軸承也是一樣，有疲勞破壞、還有開裂，是不是安全不滿足要求，我們對軸承也要進行計算。用的是bearinx軟件，可靠性這是我們這幾年認為比較重要的概念。其他幾個方面，可能計算角度，各種軸承都可以滿足這個要求，但相對來說可靠性的要求會更高一點，目前計算是基于90%的可靠性，要求可靠性更高，對軸承的要求就越來越高了。

　　齒輪修形計算，這個是微觀的修形對于不是本行業的人不是特別明白。我們任何零部件在承受載荷的時候都有可能變形，一旦變形就會導致齒輪局部的偏窄，顏色偏紅的就是應力大的區域，短時間內不會有問題，經過長時間的運轉，然后在局部會出現局部的失效，導致局部的微點蝕、點蝕剝落都是有可能的。齒輪修形是非常重要的環節，修形計算就是齒輪運作過程中存在的變形，進行提前的修正。受載之后可能往哪個方向偏，就特意對哪個方向進行修正，最終在負荷運行的時候，齒面是不存在偏轉的，整個齒輪方向都是均載的。因為修形計算相對來說比較復雜一點，主要是由于受載之后變形引起的，變形東西比較多。結構件變形、軸變形，我們要計算軸承的剛度，軸承本身有個熱脹冷縮的原因，最后整個軸齒輪本身也會有變形。齒輪修形也是基于這幾個方面來計算的，從這個方面上看到，要進行齒輪修形計算要求比較高。要有這么多的軟件，要有這么多人員進行計算，耗費的時長也比較多，這個是相對來說，我們認為是非常有必要的。

　　這個是我們對齒輪全面計算完成之后，對齒輪進行建模，上面形云級，整個橫向就是齒面方向，從左邊到右邊齒輪的顏色是比較均布的，目前這個齒輪是比較均載的，應力比較均衡。修形不只是均衡的目的，應力都要考慮，齒端部都是應力比較集中的區域，我們都需要進行調整。這里講的是我們修形計算的例子，很多人不是特別明白，修形的意義在什么地方，拿1.5MW的齒輪，齒寬16厘米，然后在整個齒片方向修下去多修少修，修多少，0.02個毫米，這是相對微觀的，肉眼是沒辦法判斷出來的，但即使這樣的偏差導致齒面的均載系數從1.13降低到2.13，這個是修形偏轉是小的。很多時候我們會對客戶講修形是比較重要的，希望齒輪經過理論計算，還有一個試驗的驗證。這個在我們解決技術規范里面也對修形的要求提出更強的要求，其他的像齒輪箱方向的接觸到達50%、60%就可以了，這次提出更高的要求。

　　優化式修復，內窺鏡測點增加、潤滑油路內置，潤滑方式調整，以前一些老式的齒輪箱可能沒有強制潤滑，現在發現強制潤滑是有優點在的，經過清洗以后會比較干凈，油溫比較低。還有密封結構的優化等等，這個也是在優化過程中會考慮的。有效試驗驗證，目前主要分了這幾塊，在所有齒輪箱維修之后所要進行的驗證，包括油量分配試驗，早期的很多齒輪箱沒做過這個試驗，有些油量特別多，有些地方的油量特別少，潤滑油可以講是齒輪箱很重要的一個點，齒輪的正常運行、軸承的正常運行都離不開潤滑油，潤滑油這么重要，每個部件在正常運行所需要的方式、潤滑油量都不一致。空載漏油模擬傾角進行試驗，加載試驗、齒輪嚙合檢測，剛才講到了齒輪的修形計算，修形計算是理論的，還通過試驗來驗證，試驗完成之后看到齒色來分析。還有振動噪音試驗，熱平衡試驗。有效試驗驗證在我們的檢驗技術規范里面有詳細的要求，要做到哪些試驗，達到哪些要求才算是合格的產品。

　　案例分享，這是某個齒輪箱優化維修方案，對齒輪箱長時間運行維護發現，軸承壞的非常多，可能一年要修很多臺，然后我們對他這個軸承進行計算，發現基本上都是能滿足要求，但相對來說可靠性沒有其他軸承高，對它進行了處理。我們現在也發現了，很多箱體機、結合件的開裂主要是由于剛性不夠，對齒輪箱增加了剛性的要求。還有發現早期的齒輪箱采用調制齒圈比較軟，現在采用的齒圈比較硬，能夠提高表面的承載能力，提高表面的耐磨性。強制潤滑也在試驗，行星輪、齒圈強制潤滑，如果現場不干凈，清潔度比較差，我們發現很多潤滑油比較差，用比較差的油進行潤滑再加上齒面可能比較軟，顆粒物進入之后，導致出現微點蝕剝落，會進行強制的潤滑，但這個目前還在實驗當中，這個改動會比較大，把所有的油漏進行整改、修形優化。還有齒輪嚙合安全系數比較低，我們會為你重新設計個齒輪。這些優化方案都是基于一個維修標準。第二個對它進行故障的分析。第三個對它進行全方位的計算分析，最后得出優化方案。我們希望對行業的倡導，大家對齒輪箱有個可靠的修復，而不是壞哪修哪，來維持整個行業有序的發展，這個是跟大家分享的主要內容。我們跟船級社聯合搞了個齒輪方案。

　　謝謝大家！

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