南京安維士傳動技術(shù)股份有限公司技術(shù)總監(jiān)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(fā)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(fā)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(xiàn)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(jié)構(gòu)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(xù)出現(xiàn)同樣的故障，而且故障壞了之后怎么去修的，現(xiàn)在問我們已經(jīng)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(fā)現(xiàn)了，后市場現(xiàn)在越來越步入正規(guī)。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(guān)注這兩方面的信息，現(xiàn)在越來越關(guān)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(xiàn)，到最后發(fā)現(xiàn)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(guī)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(fā)貨，這是標準的流程。

　　高標準的維修和常規(guī)的維修有哪些區(qū)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(yè)內(nèi)急需一些行業(yè)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(zhì)量良莠不齊，依據(jù)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(xiàn)同樣的問題。全方位計算分析、優(yōu)化式修復、有效試驗驗證。常規(guī)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(zhì)保，我們在2015年下半年的時候，我們安維士聯(lián)合中國船級社、南高齒業(yè)主單位和主機廠和同行的齒輪廠家依據(jù)多年齒輪箱后市場維修經(jīng)驗，編輯了齒輪箱簡捷技術(shù)規(guī)范，去年8月份正式發(fā)布了。在這個里面我們也是希望規(guī)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(jīng)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(tǒng)、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(zhì)量，你的設計是不是符合要求，你產(chǎn)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(fā)現(xiàn)你在這個齒輪設計的時候是依據(jù)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(jù)齒輪箱的運行數(shù)據(jù)以及故障現(xiàn)象分析失效原因，確定真實的工況，然后再提出一個優(yōu)化的方案，避免出現(xiàn)重復性的工作。

　　全方位計算現(xiàn)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(fā)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(shù)的限制，很多齒輪箱的設計存在一些薄弱點，因為當時技術(shù)水平確實沒有現(xiàn)在高，經(jīng)過這幾年的發(fā)展之后，我們國內(nèi)齒輪箱技術(shù)是越來越高了，以現(xiàn)在的技術(shù)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(fā)現(xiàn)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)本身問題出現(xiàn)的失效，還是后期運維出現(xiàn)的失效，還是質(zhì)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(xiàn)齒輪風險的和概率，微點蝕看看齒輪出現(xiàn)微點蝕的概率，并不是安全系數(shù)低就一定會失效，只是說失效的概率會比較大。我們有發(fā)現(xiàn)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(yōu)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(yè)的人不是特別明白。我們?nèi)魏瘟悴考诔惺茌d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(qū)域，短時間內(nèi)不會有問題，經(jīng)過長時間的運轉(zhuǎn)，然后在局部會出現(xiàn)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(huán)節(jié)，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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(qū)域，我們都需要進行調(diào)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(shù)從1.13降低到2.13，這個是修形偏轉(zhuǎn)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(jīng)過理論計算，還有一個試驗的驗證。這個在我們解決技術(shù)規(guī)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(yōu)化式修復，內(nèi)窺鏡測點增加、潤滑油路內(nèi)置，潤滑方式調(diào)整，以前一些老式的齒輪箱可能沒有強制潤滑，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)強制潤滑是有優(yōu)點在的，經(jīng)過清洗以后會比較干凈，油溫比較低。還有密封結(jié)構(gòu)的優(yōu)化等等，這個也是在優(yōu)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(shù)規(guī)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(chǎn)品。

　　案例分享，這是某個齒輪箱優(yōu)化維修方案，對齒輪箱長時間運行維護發(fā)現(xiàn)，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(fā)現(xiàn)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(xiàn)在也發(fā)現(xiàn)了，很多箱體機、結(jié)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(fā)現(xiàn)早期的齒輪箱采用調(diào)制齒圈比較軟，現(xiàn)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(xiàn)場不干凈，清潔度比較差，我們發(fā)現(xiàn)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(xiàn)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(yōu)化。還有齒輪嚙合安全系數(shù)比較低，我們會為你重新設計個齒輪。這些優(yōu)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(yōu)化方案。我們希望對行業(yè)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(yè)有序的發(fā)展，這個是跟大家分享的主要內(nèi)容。我們跟船級社聯(lián)合搞了個齒輪方案。

　　謝謝大家！

　　（根據(jù)發(fā)言整理，未經(jīng)本人審閱）