主要零部件的维护

四、主要零部件的维护

以下零部件需要重点维护。

1．叶片

(1)叶片定期检查的重要性

由于叶片所处位置特殊，设备维护成本较高，而且因叶片长、大，移动设备时间较长，定期检查的工作效率就低。某些金属物在遇突发天气时，有可能与叶片相撞而损坏叶片，目前由于叶片专业检查人员较少，没有行业标准等，使叶片损害较多，隐藏着事故发生的危险。

当叶片出现故障时，需较长时间停机检修，而且发生事故的季节在盛风发电期较多，给风力发电场带来较大发电损失。在风力发电场应建立停风期预防性维检制度，停风期每支叶片都是必检科目，发现隐患应及时修补。比如一个小砂眼，如果不及时修补，通过一个盛风期，可扩展成通腔大砂眼。一个早期发现的横向裂纹用几个小时就可修复，如果不及时修复，当演变至纤维深度时，就得付出几十倍的修理时间和费用。

最重要的一项定期检查内容是检查叶片的内外固合状况、主梁声音、迎风角外固合力和叶尖受损情况，避免因盛风期叶片事故而带来发电量损失。

(2)国内叶片维护现状

在我国许多风电企业中，叶片维护是靠租借吊车来完成的。此办法检查叶片成本高，费用近百万，而且由于移动安装设备时间较多，工作效率很低。如能定期检查，及时发现叶片隐患，在风场停风期维修，损失会降至最低。

(3)国外叶片维护现状

在国外，风力发电机停风期一到，相关人员就对设备开始检修，其中包括必检项目——叶片。国外每家风力发电场都有一台价值近百万元人民币的叶片检修平台车。检修人员可以从下至上对每只叶片进行检查。从细小裂纹的胶衣修复到叶片亲和力的胶衣检查，从细小砂眼填充到叶尖的磨损指数，都检查、维护到位。

(4)叶片叶尖的维护

风力发电机组的许多功能是由叶尖的变换来完成的。叶尖是叶片整体的易损部位，它由双片合压组成，其最边缘由胶衣树脂粘合为一体。叶尖的最边缘近4cm的材质是实心的，以增加叶尖的耐磨度和两片之间的亲和力。由于叶尖内空腔面积较小，风沙吹打时没有弹性，所以是叶片中磨损最快的部位。

施工标记证明，叶尖每年都有0．5cm左右的磨损缩短，叶片的易开裂周期是风力发电机组运转4～5年后。原因就是叶片边缘的固体材料磨损严重，双片组合的叶尖保护能力、固合能力下降，使双片粘合处缝隙暴露于风沙中。解决该问题的方式是在风力发电机组运转几年后作一次叶尖的加长、加厚保护。按所用材料的巴氏硬度计算，修复后的叶尖至少3年后才磨回原有叶面，对阻止叶尖开裂现象的发生起到决定性作用。

(5)叶片胶衣的作用

胶衣是叶片的保护衣，胶衣的硬度是任何复合材料无法与之相比的。胶衣以自身的坚硬度和高韧性保护着叶片的肉体复合材料和纤维布。风力发电机组运行3～5年后，由于风沙的抽磨，叶片外层的胶衣已体无完肤，叶片很快无光泽度，出现麻面，纤维布露出，复合材料气泡破碎形成大砂眼，叶片裂纹增宽、增长、加深，小砂眼向深处扩张，风力发电机组运行时出现阻力、杂音、哨声，同时雨季湿度增加，防雷指数降低。

胶衣在叶片上还起到了整体固定作用。在叶片的粘合处，内粘是叶片的主体，外粘靠胶衣的粘合来固定。叶片粘合处的胶衣被风沙磨光后就会发生叶片开裂、叶尖开裂。胶衣是叶片抵挡外物冲击的避弹衣，是提高风力发电机转速的促进剂，是让叶片合二为一的固定钉。在众多的风厂中，胶衣的作用还没引起足够的重视，众多叶片损伤都是由于没有了胶衣的保护而开始的。

(6)对叶片上盐雾的处理

沿海地区的风力发电机组运行2年后，叶片会出现发暗现象，其实是盐雾结晶。盐雾的主要成分是强酸性金属盐和金属氧化物，由海水蒸发的盐分与空气中污物混合生成，颜色为灰白色结晶体，显冰棱角形且不易溶解。处理盐雾的方案为采用非离子表面活性剂重复清洗。第一遍活性液只能溶解盐雾棱角，起不到根除的效果。第二遍活性液才能浸入盐雾与叶片的结合层。

在清洗叶片盐雾时，叶片的迎风角(叶脊)是清洗的重中之重。在迎风角面形成麻面和砂眼后，盐雾才能扎根。迎风角的清洗洁净程度是减轻叶片运转阻力的关键。此外叶尖以上5m内也是盐雾附着最强地带，也应重点清洗。总之，在叶片首次清洗盐雾时，施工单位不要急于求成，要留出活性剂溶解时间，尤其是出现麻面砂眼部位，待溶解出叶片原始底面后再用清水冲洗。

(7)对叶片上砂眼的处理

叶片出现砂眼是由于叶片没有了保护层所引起的。如果叶片有坚硬的胶衣保护，沙粒吹打到叶面时可以抵挡，也能转移风沙的冲击力。叶片的胶衣层破损后，被风沙抽磨的叶片首先出现麻面，麻面其实是细小的砂眼。砂眼对叶片最大的影响是增加运转时的阻力，降低转速。砂眼生成后，它的演变速度是惊人的。1.5mm圆的砂眼，2年后已变成深度5mm、圆度达10～12mm的大砂坑。如果此时是雨季，砂眼内存水，麻面处湿度增加，风力发电机避雷指数就会降低。针对砂眼的修复，以往采用的是抹压法。此种方法对于小砂眼和麻面是有效的，但对于较深的砂眼，在抹压的同时，砂眼内污垢和空气气泡无法排出，效果不好。现在可以采用注射法治理叶片砂眼。

(8)对叶片上裂纹的处理

叶片表面的裂纹一般在风力发电机组运行2～3年后就会出现。裂纹是由低温和机组自振所引发的。如果裂纹出现在距叶片根部的8～15m处，风力发电机的每次自振、停车都会使裂纹加深加长。裂纹在扩张的同时，空气中的污垢、风沙乘虚而入，使得裂纹加深加宽。裂纹严重威胁着叶片的安全，可导致叶片的开裂，横向的裂纹可导致叶片断裂。叶片裂纹产生的位置一般都在人们视线的盲区，加之油渍、污垢、盐雾等遮盖，从地面用望远镜很难发现。如果风力发电机组运转时产生的杂音较大，应特别引起注意，看是否出现了裂纹。

如果出现横向裂纹，必须采用拉缩加固复原法。拉缩加固复原法是指，采用专用的拉筋粘合，修复回原有的叶片平面。机组自振时，此处的抗拉伸缩力可大于其他叶片处。总之，细小的裂纹如果没有引起注意，随着年限的延长，会成倍地增长，造成叶片断裂事故。

2．齿轮箱

风力发电机组投运后，由齿轮箱故障或损坏引起的机组停运事件时有发生，带来的直接和间接损失也越来越大，维护工作量也有上升趋势。这就促使越来越多的风力发电场开始加强齿轮箱的日常监测和定期保养工作。大中型风力发电机组的叶轮转速一般都较低，设计在20～40r/min。机组容量越大，叶轮直径越长，转速相对就越低。为满足异步双速发电机的工作条件，在叶轮和发电机之间，需要装设齿轮箱增速。由于机舱尺寸的限制，大型风力发电机组的机械传动系统一般都沿机舱轴线布置，齿轮箱也从以前多级正齿或斜齿齿轮箱而改为更多采用结构紧凑的行星齿轮箱。随着大型风力发电机组采用的齿轮箱传递扭矩的增大，结构更加紧凑、复杂，对风力发电机组齿轮箱维护检修人员的要求也不断提高。

(1)日常保养和定期保养维护

1)日常保养:风力发电机组齿轮箱的日常保养内容主要包括设备外观检查、润滑油位检查和电气接线检查等。

运行人员登机工作时应对齿轮箱箱体表面进行清洁，检查箱体及润滑管路有无渗漏现象，外敷的润滑管路有无松动。由于风力发电机组振动较大，如果外敷管路固定不良将导致管路接头密封损坏甚至管路断裂，因此要检查外敷管路固定情况。此外，还要注意箱底放油阀有无松动和渗漏，避免放油阀松动和渗漏导致的齿轮油大量外泄。

用油标尺或油位窗检查油位及油色是否正常，发现油位偏低应及时补充。若发现油色明显变深发黑时，应考虑进行油质检验，并加强机组的运行监视。遇有滤清器堵塞报警时应及时检查处理，在更换滤芯时应彻底清洗滤清器内部，有条件时最好将滤清器总成拆下，在车间进行清洗、检查。安装滤清器外壳时应注意对正螺纹，均匀用力，避免损伤螺纹和密封圈。检查齿轮油位、温度、压力、压差、轴承温度等传感器和加热器、散热器的接线是否正常，导线有无磨损。在日常巡视检查时还应当注意机组的噪声有无异常，及时发现故障隐患。

2)定期保养维护:齿轮箱连接螺栓的力矩检查、齿轮啮合及齿面磨损情况检查、传感器功能测试、润滑及散热系统功能检查、定期更换齿轮油滤清器，油样采集等。有条件时可借助有关工业检测设备对齿轮箱运行状态的振动及噪声等指标进行检测分析，以期更全面地掌握齿轮箱的工作状态。

根据风力发电机组运行维护手册，不同的厂家对齿轮油的采样周期也不尽相同。一般要求每年采样一次或者齿轮油使用2年后采样一次，对于发现运行状态异常的齿轮箱，根据需要随时采集油样。齿轮油的使用年限一般为3～4年。由于齿轮箱的运行温度、年运行小时以及峰值出力等运行指标不尽相同，笼统地以时间为限作为齿轮油更换的条件，在不同的运行环境下不一定能够保证齿轮箱经济、安全地运行。这就要求运行人员平时注意收集整理机组的各项运行数据，对比分析油品化验结果的各项参数指标，找出更加符合电场运行特点的油品更换周期。在油品采样时，考虑到样品份数的限制，一般选取运行状态较恶劣的机组(如故障率较高、出力峰值较高、齿轮箱运行温度较高、滤清器更换较频繁)作为采样对象。根据油品检验结果分析齿轮箱的工作状态是否正常，润滑油性能是否满足设备正常运行需要，并参照风力发电机组维护手册规定的油品更换周期综合分析决定是否需要更换齿轮油。油品更换前可根据实际情况选用专用清洗添加剂，更换时应将旧油彻底排干，清除油污，并用新油清洗齿轮箱，对箱底装有磁性元件的还应清洗磁性元件，检查吸附的金属杂质情况。加油时按手册要求油量加注，避免油位过高，导致输出轴油封因回油不畅而发生渗漏。

(2)运行维护的注意事项

无论是国产化制造齿轮箱还是齿轮箱的用户，在今后运行维护中应注意以下几点。

1)必须深入了解齿轮箱输入的载荷谱以及齿轮箱的振动频谱，通过测试分析找出故障原因，并在设计制造中进行改进，如设计参数、加工工艺改变。

2)对于不同用户应采取不同措施，如阵风大、交变应力较大的地方，应对齿轮箱及轴承进行加强设计。

3)低温时，应考虑妥善的加热方法以及良好的散热系统。

4)应充分监视振动频谱，对齿轮箱故障进行预测，如果齿轮箱轴承或齿轮出现故障特征频率时，应及时分析处理，并不断进行测试，最终建立数据库。

5)应不断检查润滑部位是否充分得到润滑以及润滑剂是否有杂质，是否已经失效。

6)必须对重点部位的温度进行监视，对超温进行保护并及时发现问题。总之，齿轮箱损坏须引起重视，正确分析原因，采取相应措施。

3．偏航减速器

在日常巡视检查及维护保养时，运行人员应当注意观察偏航减速器的运行状态，按时检查油位，定期检测偏航刹车残压，测试偏航刹车释放功能和偏航电机热继电器的功能，对于尼龙阻尼的机组应合理调整接触面间隙，加强接触面的润滑，避免出现偏航减速器长期重载或过载运行。

另外，在日常维护保养工作中，运行维护人员还应当注意偏航减速器小齿轮与偏航齿圈的啮合及润滑情况，及时清理偏航刹车盘上的油污，保证足够的刹车力矩，减少偏航减速器承受的冲击载荷。对于部分新投运的机组，还应当在投运之前及时将排气口的密封堵头换为排气帽，避免减速器投运后润滑油发热膨胀而损坏箱体的密封性能。