崔海洋

摘 要： 風電機組運行年限不斷增加，其齒輪箱很容易出現(xiàn)油溫高問題，導致機組自動限功率，通過清洗以及維修等方法依舊無法徹完全解決油溫高問題。油液處于較高的溫度條件下，會縮短潤滑油的應用壽命，使得油品潤滑特性越來越差，加快了磨損齒面以及軸承的速度，降低了齒輪箱的傳動效率，也在一定程度上縮短了其使用壽命。本文將圍繞風電機組齒輪箱油溫高的問題展開分析，并提出以改造控制閥組和散熱片為主的優(yōu)化方案，以供參考。

關鍵詞： 風電機組;齒輪箱;控制閥組;油溫高

【中圖分類號】TU981 ? ? 【文獻標識碼】A ? ? 【文章編號】1674-3733（2020）13-0184-01

在風電機中齒輪箱是很重要的一個部件，其運行穩(wěn)定與否會影響風電機組運行的可靠性和穩(wěn)定性，齒輪箱工作效率和應用壽命會受到其潤滑以及冷卻系統(tǒng)性能的影響。潤滑以及冷卻系統(tǒng)較好能夠在一定程度上保護齒輪箱內軸承和齒輪，也能夠對沖擊以及振動加以吸收，將摩擦情況減少，避免齒輪出現(xiàn)點蝕以及膠合情況。齒輪箱的潤滑油溫度能夠對風電機運行的負荷性能進行檢驗，也能夠對運行齒輪箱的狀態(tài)加以衡量。齒輪箱出現(xiàn)潤滑油過熱問題會對機組出力造成影響，也會減少使用低潤滑油的壽命，嚴重時會損傷齒輪箱，因此需及時采取有效對策來解決。

1 油冷系統(tǒng)構成和原理

1.1 電機。電機是系統(tǒng)之中的動力源，能夠促進油冷系統(tǒng)的油液循環(huán)，將齒輪箱溫度控制在正常范圍內。

1.2 油泵和附件。其屬于系統(tǒng)心臟，應用在齒輪油循環(huán)中，輸送齒輪油到每一個地方。

1.3 過濾器和濾芯。其作用主要是向潤滑系統(tǒng)提供需要的壓力以及流量，對系統(tǒng)清潔度加以控制。這一裝置設有保護旁通閥，即為單向閥，壓力通常為1 MPa，避免過高壓力損壞系統(tǒng)原件。過濾時可分成2級過濾，如果冷啟動以及濾芯壓差比0.4 MPa大時，開啟濾芯單向閥，油液通過50μm進行粗過濾;如果油溫不斷升高，并降低油液黏度，濾芯壓差比0.4 MPa小時，油液通過10μm以及50μm進行2級過濾。任何情況下，油液沒有通過過濾禁止加入到齒輪箱潤滑部件上。

1.4 溫控閥。如果油溫比45℃低，很多油液通過溫控閥與管路連接進到齒輪箱分配器。如果油溫超過45℃，則溫控閥開始動作，在55℃時完成切換，油液通過冷卻器冷卻直到齒輪箱分配器[1]。

1.5 冷卻電機。其作用是帶動冷卻風扇對潤滑油進行冷卻，由風電機電控系統(tǒng)完成啟停冷卻器電機的溫度。如果油溫不小于55℃，啟動冷卻器電機;如果油溫不大于45℃，停止冷卻器電機。

1.6 散熱器。其主要應用在油液循環(huán)中，可實現(xiàn)大面積散熱，將潤滑油溫度降低。冷卻器中設有單向閥，如果冷卻器前后壓差為0.6 MPa，則開啟單向閥，潤滑油不用通過散熱器可進入齒輪箱。

1.7 冷卻風扇。其主要作用是將齒輪箱油溫降低，在散熱片頂部安裝，連接冷卻電機。

1.8 閥體。其主要作用是在系統(tǒng)有較大壓力時泄壓，將系統(tǒng)壓力降低，將沖擊系統(tǒng)的情況減少，避免油管和冷卻器爆裂出現(xiàn)漏油情況。

2 油冷系統(tǒng)存在的問題

2.1 MPa單向閥。溫度低，油液運行具有較高壓力，當單向閥的卸荷能力不充足時，會使散熱片存有壓力而爆裂。溫度高時，若沒有良好保壓性能，將有泄漏情況出現(xiàn)，會減少經(jīng)過冷卻系統(tǒng)的潤滑油，這將提升油溫。

2.2 溫控閥。難以預測其壽命，通常在三年內;閥體閥芯使用滑閥結構，會出現(xiàn)泄漏情況，很難確保完全封閉。溫控閥分流會對冷卻系統(tǒng)的散熱流量產(chǎn)生直接影響，散熱功率和流量成正比。油溫較低時，溫控閥將會失效，并提高散熱片壓力，產(chǎn)生滲油和爆裂情況;油溫較高時溫控閥失效，會使系統(tǒng)油溫過高。

2.3 空氣濾清器。在油污和水蒸氣防護中通氣型的空氣濾清器難以起到作用，當油溫較高時，產(chǎn)生的油霧將通過空氣濾清器口向機艙空間內擴散，冷卻系統(tǒng)使用吸風式形式，使得散熱片表面極易附著油溫，對散熱效果有一定影響。

2.4 散熱片。冷卻器空氣側的通道結構沒有良好抗污染能力，極易使翅道出現(xiàn)阻塞情況，齒輪箱滲漏油液揮發(fā)物和灰塵及植物纖維產(chǎn)生的混合物將嚴重阻塞翅道。如果冷卻器翅片有著緊湊的結構，能夠提升換熱強度，節(jié)省材料，減少成本支出，但有著復雜結構，加工存在較大偏差，流道存有較大阻力以及空氣側產(chǎn)生較大壓損，并出現(xiàn)嚴重污染物拋離以及附著情況，很難清理干凈[2]。結合實際分析結果可知，冷卻器清洗后散熱功率只可恢復到設計值70%。齒輪箱運行時間增加，會降低其實際效率至96.5%-97%間，發(fā)熱功率維持在45-52 kW，有些工況大約是60 kW，齒輪箱廠提供冷卻器功率通常是45 kW，與工況要求不符，油溫經(jīng)常高于75℃，會限制機組功率提高。

3 解決齒輪箱潤滑油溫高的對策

3.1 改造溫控閥。單向閥的流通特性和開啟特性較好，可防止溫控閥有關油溫高難以關嚴以及油溫低難以打開的情況。高溫時原溫控閥開關不嚴密，使得內部泄漏，通過散熱片的油量減少，使得油溫升高。而采用密封錐座單向閥能夠將這一問題解決，保證經(jīng)過散熱片的油量。

3.1.1 閥組。改造后的閥組，連接過濾器下端蓋形式和尺寸與之前通用，改造時可拆下原閥組，并安裝新閥組。閥組卸油口以及出油口配有測壓接頭，有利于對散熱片入口和回油壓力進行監(jiān)測，保證散熱片運行中不超壓。

3.1.2 閥組回油管路。閥組回油管路并聯(lián)原單向閥的回油管路，使得潤滑油回到齒輪箱，以此確保單向閥卸油打開時降低回油背壓，并將開啟單向閥入口和卸油壓力降低。單向閥和散熱片的入口壓力相同，保證散熱片入口壓力一直較低，防止冬季過低油溫使散熱器出現(xiàn)爆裂以及滲油情況，延長應用散熱片的壽命。

3.2 改造散熱片。基于原本外形和安裝尺寸對外翅片通道模式進行改造，從原本交叉型改為S型。此外優(yōu)化風冷機扇葉，從原本排風量8000m3/h轉變?yōu)?2000m3/h。在對實驗數(shù)據(jù)、電機功率以及扇葉強度進行考慮后，確定10000m3/h的風量。電機功率和靜壓等夠決定風量，更改外翅片結構會減小散熱片靜壓，以此提升風量。

結束語

對于風電機受到油溫高影響出現(xiàn)故障停機和限功率等問題，可通過對各部件的改造來解決這一問題，確保風冷機散熱功率，提升其防堵特性，改造油路確保全部高溫介質經(jīng)風冷機散熱，以此提升風電機運行可靠性。

參考文獻

[1] 許增金，薛園園，楊永江，等.風電齒輪箱油溫高原因分析及解決方法[J].太陽能學報，2020，41（3）：74-79.

[2] 楊茂林，楊桐軒.風電機組齒輪箱潤滑油過熱原因及對策[J].發(fā)電技術，2019，40（z1）：132-138.