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風電齒輪箱的(de)發展及技術分析
2013-12-26  來源:  作者:鄭州大(dà)學,機械工程學院 王晶晶 吳(wú)曉鈴

摘要  風電產業的飛速發展促成了風電裝備製造業的繁榮, 風電齒輪箱作為風力機組中最重要的部件, 倍受國內外風電相關行業和研究(jiū)機構的關注。介紹了(le)國內風電齒輪箱的發展現狀, 對風電齒輪箱(xiāng)的市場前景做了分析, 在技術上從(cóng)齒(chǐ)輪箱的設計、軸承(chéng)、潤(rùn)滑係統、狀態監測以(yǐ)及製造工藝等方麵分析(xī)了國內風電齒輪箱存在的問(wèn)題並提出建議。

 

關鍵詞  風電 風電齒輪箱(xiāng) 齒輪箱 發展現狀

 

引言

 

      環境汙染(rǎn), 能源短缺(quē), 油價(jià)上漲, 當今社會(huì)對(duì)清潔可再生能源的強烈訴求促使風能產業遇到了前所未有的發(fā)展機遇。據(jù)估計, 世界風能資源高達每年53 萬億kW·h, 2020 年世(shì)界預(yù)期電(diàn)力需(xū)求(qiú)的兩倍[ 1] 。同時與之相(xiàng)關的風電製造業也呈現出(chū)了蓬(péng)勃的發展前景。目前國際上采用的風力發電機組(zǔ)的主流結構(gòu)型式是齒輪箱(xiāng)驅動, 風電設備的龐大需求缺口更使得作為關鍵零部件的風電齒輪箱的生產前景廣闊。

 

      風力發電機組一般安裝在(zài)荒郊、野外、山口、海邊等(děng)風能較大(dà)且周圍(wéi)無遮擋物(wù)之處, 發電機、齒輪箱等安裝在機組塔架之上(shàng)狹小的機艙內, 距地麵幾十米高。常(cháng)年受(shòu)酷暑嚴寒和極端溫差的影響, 工作環境惡劣。據世界風力發電網數據, 風電係統的失效率12%來自齒輪箱的失效。大約是工業齒輪箱平均失效機率的兩倍。齒輪箱的失效是導致故障時間(jiān)、維修和產量減少的主要原因, 一般其(qí)損失要占風電(diàn)設備總價的15%~ 20%

 

      故障期一(yī)般(bān)出現在發電的高峰期, 因為環境惡劣,交通不便, 齒輪箱一旦出現(xiàn)故障, 修複十分困難, 將嚴重影響(xiǎng)到風場的(de)經濟(jì)效益, 因此, 對齒輪箱的可靠性和工(gōng)作壽(shòu)命(mìng)提出了很高的要求, 風電齒輪箱市場幾乎是得技術者得天下。然(rán)而國內風電齒輪箱(xiāng)的研究起(qǐ)步較晚, 盡(jìn)管已經做了一些工作, 其中還存在(zài)很多問題, 本文介紹了(le)國內風電齒輪箱的發展現狀, 對風電齒輪箱的市場前景做了分析, 在技術上從齒輪箱的設計、軸承、潤滑係統、狀態監測、製造工藝5 個方麵分析了國內風電齒輪箱存在的問題並提出(chū)建議。

 

風電齒輪箱發展現狀及市場前景(jǐng)

 

      1. 1  行業發展及研究現狀

   

  

    

      2006 年南京高精齒輪有限公司牽手GE 開(kāi)發風電齒輪箱, 2008 2 月(yuè)27 日至2008 2 28 , GE 1. 5MW 風電齒輪(lún)箱聯合研發團隊配合GE 全球總(zǒng)工程師、風能總工程師、中國傳(chuán)動總工程師完成了最後一次設計( 試驗後) 評審, 與會者一致認為該型號齒輪箱設計水平達到世界(jiè)一流(liú), 試驗(yàn)結果超過歐洲(zhōu)同(tóng)類機型(xíng)表現,雙方共同宣布GE 1. 5MW 齒輪箱研發取得圓(yuán)滿(mǎn)成功。在此項目基礎上, 組建研發小組進行XLE 1. 5MW 機型的研製, 將在2009 年(nián)一季度完成研發。另外, 公(gōng)司(sī)目前正重點研發2. 5MW3MW 的風力發電傳動產品[ 3]

      重慶齒輪箱有限責(zé)任公司從1996 年(nián)就致力於風電齒輪(lún)箱的研發、生產, 公司已初步研發(fā)出了( 1 000- 2500) kW 的風力發電機組增速齒輪(lún)箱產品, 並成功地實現了600kW750kW800kW1 000kW1 500kW2000kW 風(fēng)力發電增速(sù)齒輪箱的批量生產。

 

      2006 年(nián)6 月重慶齒輪箱有限(xiàn)責任公司研製成功國內第一台(tái)1. 5MW 風電齒輪箱。2007 6 月初, 該廠研製生產(chǎn)的國內最大的兆瓦級風電齒輪箱FL2000 順利通過了各項技術指標測試和(hé)型式試驗, 成功交付用戶使用[ 4]

 

      另外, 2008 5 , 由杭(háng)齒集團杭州前進風電齒輪箱有限公司(sī)研製開發的首台1. 5MW 風電齒輪(lún)箱, 通過沈陽遠大機電裝備有限(xiàn)公司的驗收, 該台風電齒輪箱在轉速、扭矩、升(shēng)溫、振(zhèn)動等各項技術指標均達到了國家相關標準, 即將(jiāng)交(jiāo)付客戶使(shǐ)用[ 5]

 

      鄭州機械(xiè)研究(jiū)所也在(zài)從事風(fēng)電齒輪箱的研究, 2005 7 月到2007 6 , 進行了兆瓦級風力發電機組高(gāo)可靠性傳動裝(zhuāng)置的研究。

 

      2008 年初, 河南省(shěng)發展和改革委員會、河南省科技廳和河南省財政廳共同舉辦了2008 年河南省扶持(chí)企業自主創新項目招投標活動, 鄭州機械研究所申報的(de)℃ 兆瓦以上風電機(jī)組增速齒(chǐ)輪箱研發及(jí)產業化℃項目一(yī)舉中(zhōng)標, 獲得省科研經(jīng)費200 萬元。該項目針對大型風電齒輪箱的關鍵設計製造技術進(jìn)行係統(tǒng)深入的研究(jiū), 擬開發3. 0MW 以下係列風電(diàn)增速(sù)箱(xiāng), 並完成相應的中(zhōng)試和產業(yè)化研究、生產基地建設等工作[ 6]

 

     風電齒輪(lún)箱的優化設計是我國學者研(yán)究較多的問題(tí)。沈(shěn)陽工業大學風(fēng)能技術研究所的李樹吉, 陳雷等對三級平行(háng)軸的斜齒圓(yuán)柱齒輪增速箱進行(háng)了研究, 以齒輪箱質量最輕為目標建立了風電齒輪箱優化的數學模型, SUNMT 內點法進行了優化。福州大學的劉(liú)賢煥, 葉仲和等對兆瓦以上的風電齒輪箱提出(chū)了由(yóu)1 ZK H( B) 型(xíng)差動行星輪係與1 個(gè)ZK H(A) 型準行星輪係組合而(ér)成的封閉式行星輪(lún)係(xì)傳動方案, 並(bìng)以齒輪箱體積最小為目標函數建立了相應的(de)數學模型, 利用MATLAB 優化工具對模型進行了求解。

       另外, 重慶大學設有機械傳動國家重點實(shí)驗室, 在研究齒輪箱傳動方(fāng)麵有優勢, 招收(shōu)風力發電技術及裝備方向(xiàng)研究生(shēng), 並與重(chóng)慶齒(chǐ)輪箱(xiāng)有限責任公(gōng)司合作緊密[ 7] 7- 8

 

      1. 2 風電齒(chǐ)輪箱市場前景

 

      風電齒輪(lún)箱的市場可發展空間遼闊, 以發改(gǎi)委的可再生能源中長期規劃, 保守預(yù)估至2020 年止風電齒輪箱商機逾200 億元。

 

      ( 1) 齒輪箱驅動式風電機組仍是市場主流目(mù)前(qián)市場上有(yǒu)兩種類型的風力發電(diàn)設備, 一種叫雙饋(kuì)發電, 是通過(guò)多重齒輪(lún)箱, 將每分鍾轉速不過20多轉的葉片轉速提升到每分鍾1200 轉進行發電; 另一種叫直驅(qū)發電, 采用永磁體發電機, 葉片直(zhí)接驅(qū)動發電(diàn)機發電。目前, 前一(yī)種技術成熟, 是市場主流, 現時一些較新型2MW 5MW 的機組(zǔ)中, 仍然使用多級齒輪箱傳動技術, 並繼續成為風電產業主流。

 

      ( 2) 風電機組零部件供不應求

 

       風力發電機組的主要零部件包括葉片、齒輪箱、電機、導航(háng)係(xì)統、電控係統等。目前以及以後的(de)相當長一段時間內, 市場上對於整機的需求保持旺盛姿態, 然而總體(tǐ)上來說, 相對於(yú)我國整機製造, 零部件製造比較落, 不能滿足整(zhěng)機(jī)製造的巨(jù)大需求, 因此, 零部(bù)件製(zhì)造發展潛力巨大。

 

       目前國內的風電齒輪(lún)箱(xiāng)供應已初具規模, 但兆瓦級以上風電齒輪箱則多仰賴國外廠商供(gòng)應。國外主流風電機組已達到兆瓦級, 丹麥為( 2. 0~ 3)MW, 美國為1. 5MW, 已有最高5MW 機(jī)組於2006 年初投入試運行。

 

       兆瓦(wǎ)級風電機組(zǔ)已成為國際市場的主流, 發達(dá)國(guó)家為(wéi)了保持技術優勢而形成(chéng)技術壁(bì)壘, 我國雖已(yǐ)有(yǒu)兆瓦級以(yǐ)上機組(zǔ)樣機開始試運行, 但設計製造技(jì)術仍不成熟[ 7] 6。所以風電齒(chǐ)輪箱市場發展潛力巨大。

 

       另外, 由國外購進的風電設備設計壽命為15~ 20, 保修期一般為2 年(nián)。目前, 這些機組的部件在保修期內就有(yǒu)被更換的, 包括風輪葉片、發電機、增速齒輪(lún)以及控(kòng)製係統等都有。可以(yǐ)預(yù)見, 過了保(bǎo)修(xiū)期再要更換這些部件, 從國外購買(mǎi)就(jiù)需要花費外匯。而且, 國外的風(fēng)電機組的容量、規格更新很快, 有的(de)型(xíng)號、規格的(de)產品到時候可能已不再生產了, 無法購進、維修(xiū)。因此, 對上述容量(liàng)、規格機組的重要部件生產製造是國內生產廠商的(de)巨大商機。

 

      另外, 由國外購進的風電設備設計壽命為(wéi)15~ 20, 保(bǎo)修期一(yī)般為2 年。目前, 這些機組的部件在保修期內就有被更換的, 包括風(fēng)輪葉片、發電機、增速齒輪以及控製係統等都有。可(kě)以預見, 過了保(bǎo)修期再要更換這些部件, 從國外購買就需要(yào)花(huā)費外匯。而且, 國外的風電機組的容量(liàng)、規(guī)格更新很快(kuài), 有的型號、規格的產品(pǐn)到時候可能已不再(zài)生產了, 無法購(gòu)進、維修。因此, 對上述(shù)容量、規格機(jī)組的重要部件生產製造是國(guó)內生產廠(chǎng)商(shāng)的巨大(dà)商機。

 

       ( 3) 政策的鼓勵(lì)

 

       2008 8 19 , 財政部公布了℃風力發(fā)電設備(bèi)產業化專項資金管理暫行辦法(fǎ)℃, 規定對符合支(zhī)持(chí)條件企業的首(shǒu)50 台兆瓦級風電機組, 600 / 千瓦的標準予以補(bǔ)助。辦法規定, 600 / 千瓦的補助標準中(zhōng),整機製造和關鍵零部件(jiàn)製造企業各占50%, 並重點向關鍵零部件中的薄(báo)弱環節傾斜, 補助資金主要用於新產品研(yán)發(fā)。

 

     ℃辦法℃明確, 產業化資金支持對象為(wéi)中國境內從(cóng)事風力發電(diàn)設備( 包括整機和葉片、齒輪箱、發電(diàn)機、變流器及軸承等零部件) 生產(chǎn)製造的中資(zī)及中資控股企(qǐ)業。資(zī)金主要是對企業(yè)新開發並實現產業化的首50台兆瓦級風(fēng)電機組整機及配套(tào)零(líng)部件給予補助。℃辦法(fǎ)℃的出台無疑(yí)是國內風電零部件製造業的利好消息, 而風電齒輪箱作(zuò)為最(zuì)重要的零部件無疑要在(zài)℃辦法℃上分一杯羹。

 

風電齒輪箱的關鍵技術

 

      2. 1 風電齒輪箱的優化設計

 

      目前國內兆瓦級以上風電齒輪箱多依賴國外廠(chǎng)商供應, 國內研製出的風電齒輪箱多是對國外產品的單一仿製, 由於國(guó)內外的風況、氣候不同, 風電場使用保養水(shuǐ)平、原材料以及製造和安裝水平(píng)都不一樣, 大部分(fèn)進口或國產齒輪箱都運行不足3 年(nián)而(ér)停機大修, 原(yuán)因有很多, 其中設計落後是最重要的一方麵。

 

      風電齒輪箱的優化設計(jì)在國內研(yán)究的還是比較多的, 沈陽工業(yè)大(dà)學風能技術研究所以齒輪箱質量最輕為目標建立(lì)了風電齒輪箱優化的數學模型, 福州大(dà)學以齒輪箱體積最小為目標函數建(jiàn)立了相應的(de)數學模型[ 7] 7- 8。重慶(qìng)大學秦大同教授等也針對風力發電機齒輪傳動係統以(yǐ)齒輪箱體(tǐ)積最小為目標函數進行了參數優化設計[ 8]

 

      然而以上研(yán)究單一追求(qiú)質量或體積的最小化就(jiù)會忽(hū)視風(fēng)電齒輪箱(xiāng)各級強度不平衡, 同時他們都將簡化(huà)的疲勞強度計算作為約(yuē)束條件, 對(duì)實際結構(gòu)、熱處理等問題考(kǎo)慮也不夠充分, 難以達到整體最優。另外, 在設計的過程中還要考慮安全、經濟因(yīn)素。所以, 可以可(kě)靠性、經濟性以及齒(chǐ)輪箱各級齒(chǐ)輪疲勞強度接近相等(děng)為優(yōu)化目標, 建立多(duō)目標函數進行優化設計, 並(bìng)同時考慮實(shí)際結構, 熱處理(lǐ)等其他相關問題。

  

      另(lìng)外, 國內齒輪箱(xiāng)失效的(de)主要形式是早期點(diǎn)蝕。由於風力作用於齒(chǐ)輪箱是變工況的, 在(zài)齒輪頻繁受到風速變化衝擊(jī)時, 齒輪的微動磨(mó)損超過了一般設計的預期(qī)( 某些廠(chǎng)家設計時根本沒有考慮齒輪微動磨損) ,往往造成使用2~ 3 年就(jiù)出現齒輪早期點蝕, 這是國風電(diàn)齒輪(lún)箱(xiāng)的最大毛病。因此, 設計過程中一定要考慮齒輪的早期微(wēi)動點蝕。

      再者, 不同地區氣候不同, 風電齒輪(lún)箱的工況也(yě)不同, 不可(kě)照搬一種模式, 在實際的設計過程中應該具(jù)體(tǐ)問題(tí)具體分(fèn)析, 根據齒輪箱的(de)工作環境(jìng)進行設計。

 

      目前國內尚沒有針對風(fēng)電(diàn)齒輪箱的專用設計軟件, 因此, 針對我國(guó)風電設備的發展現狀, 綜合考(kǎo)慮以上因素, 編製適合各種風電齒輪箱的專(zhuān)用軟件, 是進一步指導生產實踐, 促進我國風電產業的發展(zhǎn)要務(wù)。

 

      2. 2  風電(diàn)齒輪箱的潤滑

 

      齒輪箱的潤(rùn)滑係(xì)統(tǒng)對齒輪箱(xiāng)的正常工作具(jù)有十分重要(yào)的意義, 大型風力發電齒輪箱(xiāng)必須配備可靠的(de)強製(zhì)潤滑係統(tǒng), 對齒輪齧合區、軸承等進行(háng)噴油潤滑。在齒輪箱失效的原因(yīn)中, 潤滑不足占去了一大半。潤滑油溫度關係到部(bù)件疲勞和整(zhěng)個係統的壽命。一(yī)般(bān)來說齒輪箱(xiāng)正常工作時的最(zuì)高油溫不(bú)應超過80 , 不同軸承間的溫(wēn)差不應超過15 ℃ 。當油溫高於(yú)65 ℃ 時, 冷卻係(xì)統開始工作; 當油溫低於10 ℃ 啟動時,應首先將潤滑(huá)油加熱到預定溫度後再開機[ 9]

 

     在夏季, 由於風電機組長時間處於滿發狀態, 加上高空陽光直射等, 油品的運行(háng)溫度上升超過設定值; 而在東北嚴寒地區(qū)冬季(jì)使用時, 最低溫度經(jīng)常達到(dào)-30 ℃ 以下, 潤滑管路中潤(rùn)滑油流動不暢, 齒輪、軸承潤滑不充(chōng)分, 造成齒輪箱高溫停機, 齒麵、軸承磨損, 另外溫度低也會使(shǐ)齒輪箱油粘度增加, 油泵啟動時負載較重, 油泵電機過載[ 10] 9

 

      齒輪箱潤滑油都有工(gōng)作的最佳溫度範圍, 建議給齒輪箱潤滑係(xì)統上設計一個潤滑油熱管理係統(tǒng): 當溫(wēn)度超過一定值(zhí)時冷卻係統開始工作, 當(dāng)溫度低於一定(dìng)值時加熱係統開始(shǐ)工(gōng)作(zuò), 始終把溫(wēn)度控製在最佳範圍內。

 

      另外, 提高潤滑油的(de)質量也是(shì)潤滑係統必須考慮的重要方麵, 潤滑(huá)劑產品必須具(jù)有極好的低溫流動性和高溫穩(wěn)定性, 要加強對高性能(néng)潤滑油的研究。

 

      2. 3  軸(zhóu)承壽命計算

 

      統計數據表明, 風電齒輪箱故障仍約有50%的故障與軸承的選型、製造、潤(rùn)滑或使用有關[ 7] 23。目前,由於技術條件落(luò)後等原因(yīn), 國(guó)內兆瓦級以上機組的核(hé)心部件如電機、齒輪箱、葉片、電控(kòng)設備和偏航係統等,很多都依(yī)靠進口, 而應(yīng)用於這些大(dà)型風電機組(zǔ)中的齒輪箱軸承、偏航軸承(chéng)、變槳軸承及主軸軸承更是完全依靠進口。因(yīn)此, 較(jiào)為精確的軸(zhóu)承壽(shòu)命計算方法對風電齒(chǐ)輪(lún)箱的設計顯得尤為重要。

 

     由於對軸承要(yào)求的高可靠性, 通常軸承的使用壽命應不小於13 萬小(xiǎo)時。而由於影響軸承(chéng)疲勞壽命的因(yīn)素太多, 軸承疲勞(láo)壽命理論還仍需不斷完善, 國內(nèi)外軸承壽命理論並沒有一個統一的, 為所有行業所接受的計(jì)算方法。目(mù)前, 國外各大軸承生產廠商己紛紛根據自己的經驗和(hé)研(yán)究(jiū)成果提出(chū)各自新的軸承修正壽命計(jì)算方法。我國軸承壽命的試驗研(yán)究工作起(qǐ)步較晚,規模較小, 必須迎頭趕上。

 

      軸承(chéng)的(de)運行溫度、潤滑油的黏度(dù)和清潔度及轉速等因素對軸承壽命有很大影響, 運行狀態變差(chà)( 溫度(dù)上升、轉速降低、汙(wū)染物增多) , 軸承壽命(mìng)可能大幅度降低。

 

       對影響風(fēng)電(diàn)齒輪箱軸(zhóu)承壽命的各種因素進行深入分析, 研究出較為精確的軸承壽(shòu)命計算(suàn)方法是國內軸承行業乃至風電行業的重中之重。

 

      2. 4  風電齒輪箱的監測(cè)

 

      風電齒輪箱作為風電係統的重要組成部分, 其振動狀態直接影響風(fēng)力機的運行性能。因而研究風電齒輪箱(xiāng)的振動狀態, 優化測(cè)點(diǎn)布(bù)置並(bìng)對其進行狀態(tài)監(jiān)測,對保證機組的穩定運行具有(yǒu)重要意(yì)義。

 

      齒輪箱狀態監測的研究最(zuì)早始於20 世紀60 年代[ 11] 2, 而關於風(fēng)電齒輪箱的狀(zhuàng)態監測, SKF 公司的狀態監測產品做得很好, 產品種類有便攜式(shì)儀器、在線係統、傳感器等, 並且(qiě)公司還(hái)可以根據客戶的需要為客戶量身定做狀態監測產品。

 

      目前國(guó)內齒輪箱狀態監測(cè)但在(zài)風力發電領域的應用還處於(yú)探索階段。大連理工大學柴俊卿、王德倫(lún)以大連重工起重集團生產的兆瓦級風電增速器為研究對象, 通過對係統進行動力學分析以及現場振動試驗(yàn)來確定測點布(bù)置[ 11]

 

      但是他們隻對(duì)箱體進行了模態分析, 不能完全準確的反映(yìng)整個齒輪箱係統得固有特性以及振動特性,需要(yào)完整整個齒輪係統來分析其固有特性(xìng)。另外, 風電增速(sù)器特別是兆瓦級的(de)風電增速器狀態監(jiān)測目前在國內還處於空白, 我國的風電產業相對落後, 還沒有相關的振動標準(zhǔn), 因(yīn)此需(xū)要進行大量的實驗數據, 根據實際的振動情況(kuàng)來製定振動警報值, 才能實現真正意義上的在線振動監測。

 

     2. 5  風電齒輪箱(xiāng)的製造工藝

 

       在一定(dìng)的(de)設計和使用條(tiáo)件下, 齒輪的壽(shòu)命是由原材料(liào)和工藝過程決定的。目前, 國內兆瓦級風電齒輪箱主要依賴進(jìn)口, 我國(guó)雖已有(yǒu)兆(zhào)瓦級(jí)以上機組樣機開始試(shì)運行, 但在設計(jì)製造方(fāng)麵主要是(shì)對國外的仿(fǎng)製。而我(wǒ)國的風電(diàn)齒輪箱的使用工況與國外不盡(jìn)相同, 國內齒輪原材料的質量水平(píng)和加工製造水平也不如國外, 造成仿製進口的國產齒輪箱在結構、原(yuán)材料和加工工藝上不適(shì)應(yīng)中國(guó)的實際情況, 所以光(guāng)靠(kào)測繪和模仿不能解決可靠性問題, 應從結構設計的完善和製造工藝水平的提高上著手。

 

      從德國(guó)ZF 公(gōng)司、意大(dà)利FLAT 公司引進產品的齒(chǐ)輪原材料與工藝標準比較, 國內外齒輪材料(liào)的主要區別在(zài)於原材料純淨度和和淬透性帶寬的控製, 國外不認可國(guó)內(nèi)主打用(yòng)鋼CrMnTi 係鋼種。

 

      在齒輪製造工藝上主要的區別在於: ( 1) 國外強力(lì)拋丸工藝的普(pǔ)遍(biàn)應用( 2) 對硬化深度的不同認識, 如國內用隨爐試樣表麵(miàn)至HV500 處距離表征, ZF 公司用試樣或實物表麵至HV610 處(chù)距離表征[ 10] 25

 

      用(yòng)材料科學的觀點分析這些問題, 齒輪(lún)的承載能力是由外部條件如加載方式( 風力特點) 和內(nèi)部條件如齒(chǐ)輪的材料處理(lǐ)和工藝過程( 製造水平) 決定的, 因此,國產化齒輪箱必須適應我國的實際使用條件, 齒輪的設計、計算(suàn)過程中(zhōng)要依據我國的實際製造、管(guǎn)理水平進行, 要(yào)對國標或其他計算方法進行修正, 其中包括齒輪箱的(de)結(jié)構與材料設計, 冷(lěng)熱工藝過程[ 10] 22

 

      另外, 風電齒輪應充分注意增速傳動與減速傳動的區(qū)別, 變位係數的選擇應有利於降低滑差, 應根據載荷情況作必要(yào)的齒形和齒向修(xiū)正, 內齒圈輪緣厚度應不小於3 倍的模數, 外齒輪均采用滲碳(tàn)淬(cuì)火(huǒ)+ 磨齒工藝, 材料熱處理等級不低於MQ, 齒輪精度不(bú)低於5 ;與傳統行星傳動不同, 內齒圈的(de)強度往往成為風(fēng)電齒輪箱的薄弱環節。國外一般采用斜齒內齒輪+ 滲(shèn)碳淬火(huǒ)+ 磨齒工藝。但(dàn)由於國內大型內斜齒製齒加工困難, 內(nèi)齒磨齒成本較高, 國內通常采(cǎi)用直齒+ 氮化工藝, 與國外產品在設備可靠性、重(chóng)量等方麵存在一定差(chà)距(jù)。國內(nèi)在不具備斜齒加工的條件下, 也應盡量采用滲碳(tàn)磨齒工藝。即使在保證內齒圈(quān)強度的(de)條件下, 采(cǎi)用氮化工藝時內齒圈的精度也不應低於7 [ 12]

 

結論

 

      ( 1) 國內風電齒輪箱的發展前景廣闊, 但起步晚,技(jì)術落後, 機遇與挑戰並存。對於企業來說, 龍頭企業要在技術和質量上加大力度, 不可一味追求高產能、低成本, 讓國內風電齒輪箱行(háng)業陷(xiàn)入低端惡性競爭。

 

      (2) 風電齒輪箱的關鍵技術應注重高可靠性和長壽命, 加強兆瓦級大型風電齒輪箱及其(qí)配(pèi)套軸承的(de)設計和製造(zào)技術的係統深入研究, 豐富現(xiàn)場運行經驗和基(jī)礎數據。製造工藝方麵應加強材(cái)料、熱處(chù)理及加工的研究。潤滑係統上(shàng)可考慮設計一個潤滑油溫熱管理係統, 將潤滑油溫度控製在最佳溫度範圍內(nèi), 另外, 要進一步(bù)開發出優質潤(rùn)滑油品。

 

      ( 3) 一台風電齒輪箱(xiāng)動輒上百萬, 如此昂貴的設備如果按照(zhào)麵向再製造(zào)的設計理念進行設計(jì), 把可拆卸(xiè)性、可運輸性、易於修複和升級性、易於裝配性以及環境指標都考(kǎo)慮在內, 在使用壽命結(jié)束以後對其進行再(zài)製造, 將會節(jiē)省(shěng)大量的成本, 不(bú)但符合可持續發展要求(qiú), 更(gèng)降低了風電場建設(shè)的入門(mén)門檻, 推(tuī)動風電(diàn)事業的飛(fēi)速發展。

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