风力发电机组风机轮毂及变桨系统的维护与维修方法及要求

风力发电机组风机轮毂及变桨系统的维护与维修方法及要求简介轮毂与变桨系统的作用就是将风能转换成旋转的机械能，并依据风速大小实现三个叶片独立变桨，确保风力发电机组在宽广的风速范围内都具有较高的风能利用率。变桨系统的中控箱和轴控箱对变桨电机进行联合控制，使风轮转速保证届时风速下的最大功率输出；当风速超过额定风速时，变桨系统调整叶片角度，使风轮转速恒定在一个数值上，这样就减少了转速变化对风机零部件及电网的冲击。除控制功率输出，变桨系统还是风机最重要的主制动系统。三个叶片都可独立变桨并带有备用电池电源。理论上三个叶片中的一个转动到顺桨位置，就可以实现制动，与高速轴制动器共同作用可以安全地使风机停转。中央控制箱负责协调三个变桨驱动箱同步工作，并使用控制电缆、通讯电缆通过滑环与机舱控制柜进行动力和通讯传输。构成示意图注意事项首次维护应在风机动态调试完毕且正常运行7——10天后进行；以后每6个月进行一次。轮毂与变桨系统的维护和检修工作，必须由明阳风电公司技术人员或接受过明阳风电公司培训并得到认可的人员完成。在进行维护和检修工作时，必须严格执行《轮毂与变桨系统检修卡》上的每项内容，认真填写检修记录。在进行维护和检修前必须：阅读《安全手册》，所有操作必须严格遵守《安全手册》。如果环境温度低于-20℃，不得进行维护和检修工作。如果超过下述的任何一个限定，必须立即停止工作：a)叶片位于工作位置和顺桨位置之间的任何位置5-分钟平均值(平均风速)＞10m/s5-秒平均值(阵风速度)＞19m/sb)叶片顺桨,主轴锁定装置已经启动并已可靠锁定风轮：5-分钟平均值(平均风速)＞18m/s5-秒平均值(阵风速度)＞27m/s重要提示：对风轮进行任何维护和检修，必须首先使风机停转，高速轴制动器处于制动状态并用主轴锁定装置锁定风轮后方可进入轮毂内部。如特殊情况，需在风机处于工作状态或变桨机构处于转动状态下进行维护和检修时（如检查齿轮副啮合、电机噪音、振动等状态时），必须确保有人守在紧急开关旁，可随时按下开关，使系统停机。当在轮毂内工作时因工作区域狭小，要注意磕碰并防止对其它部件的损伤；认真清理维护后的废物，绝对不允许有任何废物留在轮毂内。变桨轴承的维护维修变桨轴承结构图：变桨轴承采用双排四点接触球轴承，四点接触球轴承不仅承受径向载荷，还承受轴向载荷。变桨轴承外圈与轮毂联接，外圈外圆柱面上分布有注油口；变桨轴承内圈与叶片联接，内圈有内齿。变桨轴承的维护防腐检查检查变桨轴承表面的防腐涂层是否有脱落现象，如果有，按《防腐技术规范》要求及时补上。检查表面清洁度由于风机长时间工作，变桨轴承表面可能因灰尘、油脂或其它物质而导致污染，影响正常工作。首先检查表面污染物质和污染程度，然后用无纤维抹布和清洗剂清理干净，推荐使用喷罐类型的清洗剂。检查密封条检查变桨轴承密封条是否完好，有无开裂、缺损及过度磨损的情况出现，若出现较大裂纹（裂缝目测自然长度大于5mm）则需更换密封件。检查内齿圈齿面检查齿面是否有点蚀、塑性变形和腐蚀等现象，发现问题立即修复（可用砂纸、油石、细齿挫刀、角磨机等工具修复）；如断齿则需更换新的变桨轴承。检查运转噪音检查变桨轴承是否有异常噪音。如果有异常的噪音，查找噪音的来源，判断原因进行修复。变桨轴承内圈与叶片连接螺栓的检查用液压力矩扳手（46mm套筒）按规定的力矩值，检查螺栓（M30×410，级）54个，检查顺序按交叉对角进行，绝对不允许顺时针或逆时针顺序连续预紧叶片螺栓（图1）。a)如果螺母不能被旋转或旋转的角度小于20°，说明预紧力仍在限度以内。b）如果螺母能被旋转，且旋转角超过20°，那么，必须用液压扳手以规定的力矩值重新紧固。C)每检查完一个螺栓，用笔在螺栓头处做一个圆圈记号，完毕作防腐。共3×54个。 3、4、3、2变桨轴承外圈与轮毂连接螺栓的检查用液压力矩板手（46㎜套筒）按规定的力矩值，检查螺栓（M30×220,级）54个，检查顺序按交叉对角进行，绝对不允许顺时钟或逆时钟顺序连续紧固螺栓（图2）。a)如果螺母不能被旋转或旋转的角度小于20°，说明预紧力仍在限度以内。b）如果螺栓能被旋转，且旋转角超过20°，那么，必须用液压扳手以规定的力矩值重新紧固。C)每检查完一个螺栓，用笔在螺栓头处做一个圆圈记号，完毕作防腐。共3×54个图1图2轮毂内所有极限位置撞块螺栓的检查：分别检查轮毂内各撞块螺栓是否松动，如果螺栓旋紧小于20°说明螺钉的紧固力矩在限度之内。如果螺栓把旋紧大于20°说明螺钉的紧固力矩不在限度之内，必须加以紧固。每检查完一个螺栓，用笔在螺栓头处做一个圆圈记号。滚道和齿面润滑a）注脂前必须先清理干净滚道加油口油杯处及附近区域；b）每个轴承分上下两条滚道,共需要润滑脂800克，内齿圈的齿面用毛刷刷涂齿面润滑脂（润滑脂型号请见附录《粤电风机维护用油一览表》）；c）变桨轴承上下滚道各均布16个油口，给滚道加注润滑脂时，可选其中8个为注油口,每个注油口加注量为50克；注油前,把准备加油的注油口左右两侧油口油杯拧下，装上集油瓶,以便收集溢出的废润滑脂；d）加润滑脂工作完成后应立即清理干净所有泄露的滚道润滑脂,并封闭滚道油口；e）工具：黄油枪、抹布、清洁剂、毛刷。f)分别检查从滚道和内圈齿面收集的废油脂中杂质和金属屑，藉此来判定滚道、滚珠以及齿轮副的磨损状况。注意：润滑时应缓慢地转动变桨轴承！变桨电机：单相串励直流电机,并联电阻器以防止空载掉电时飞车发生。型号：额定电压：42VDC转矩：3000rpm刹车力矩:最大转速:4000rpm最大转矩:防护等级:IP54变桨电机外形图如下：检查表面的防腐涂层如有，按《防腐技术规范》要求及时修复。检查表面清洁度检查变桨电机及冷却风扇表面是否有污物，如有，应及时清理干净。清理时尽量保持抹布的湿度，防止水滴流进电机内部，造成绕组短路。检查振动及噪音检查变桨电机是否有异常声音或剧烈振动。如有，关闭电源后再进行如下检查：a)检查变桨电机轴承：用手转动电机转轴看轴承转动是否平滑、无异响；是否润滑脂过多或失效；转轴是否弯曲变形，是否承受额外轴向或径向力等。b)检查变桨电机转轴与减速箱的连接：看联接键及键槽是否发生变形或磨损，转子是否平衡；是否有共振等。温升如过热，关闭电源后再进行：a)检查变桨电机绝缘电阻；b)检查变桨电机轴承；c)检查电机尾部的电磁刹是否失效；检查接线检查变桨电机接线情况，如松动，关闭电源后，清除导线和接线端子上氧化物并重新接上。检查绝对值编码器和变桨编码器连接螺栓检查绝对值编码器（安装在变桨电机尾部，见下图）和变桨编码器（安装在轮毂筋板上，紧靠变桨轴承内圈处。见下图）连接螺栓，如松动应重新紧固。绝对值编码器绝对值编码器变桨编码器变桨编码器变桨齿轮箱数量每个叶片一个，一套风力发电机总共3个额定输出扭矩传动比1/191额定输出速度额定驱动功率3kW优选润滑剂(脂)MOBILITHSHC460如果使用其它润滑剂，必须提供与优选润滑剂的相容证明维护周期(脂)≥20年优选润滑剂(油)维护周期(油)≥3年维护是否有脱落现象，如果有，按《防腐技术规范》要求及时修复。检查变桨齿轮箱表面，如有污物，及时清理干净。3检查变桨齿轮箱润滑油油位如果油位过低，检查变桨齿轮箱漏油原因并修复、加油，修复和加油工作完成后，将齿轮箱外表面清理干净。检查变桨齿轮箱是否存在异常声音。如果有，检查变桨小齿轮与变桨轴承的啮合情况、变桨齿轮箱内部齿轮副的运转情况。轴承内齿圈的啮合间隙正常啮合间隙为：～ （用塞尺）检查小齿轮表面锈蚀、磨损齿面点蚀是由于细微裂纹逐步扩展所至，而齿面塑性变形是过大的接触剪切应力和应力循环次数作用造成的。仔细检查小齿轮的表面情况，如果发现齿轮严重锈蚀或磨损，齿面出现点蚀裂纹等应及时采取修复措施（可用砂纸、油石、细齿挫刀、角磨机等工具修复），如果断齿则需更换。变桨齿轮箱螺栓检测齿轮箱与轮毂连接螺栓紧固用力矩扳手SW24以规定的力矩值，检验螺栓M16X90预紧力矩：a）如果螺母不能被旋转或旋转的角度小于20°，说明预紧力仍在限度以内。b）如果螺栓能被旋转，且旋转角超过20°，必须用力矩扳手SW24以规定的力矩加以紧固。C）螺栓紧固后必须用塞尺检查齿轮副的啮合间隙。啮合间隙大小应间隙在至之间。齿轮箱拆卸在变桨齿轮箱法兰连接处设有3个M20的工艺螺纹孔，（如上图）采用3个M20的顶丝螺钉将齿轮箱顶出拆卸，拆卸前注意做标记记录法兰安装位置。变桨齿轮箱润滑a）必须清理干净加油嘴及附近；b）根据实际情况加油；注意:变桨齿轮箱润滑油有两种型号※润滑脂MOBILITHSHC460更换周期>20年。※润滑油MOBILGEARSHCXMP320更换周期>5年。c）加油工作完成后应立即清理干净泄漏的润滑脂；d）工具：内六角板手、加油壶、油盆、抹布、清洁剂。具体步骤如下：①加油a）清理加油嘴及附近区域必须清理干净；b）根据实际缺少情况加油；松开注油堵头和油位堵头，选择符合要求的润滑油，参照下图，添加润滑油直到从油位孔流出为止。安装并拧紧注油堵头和油位堵头。启动变桨齿轮箱，几分钟后停机检查油位变化，如油位下降，再添加润滑油，加油量约为6L；c）加油工作完成后应立即清理干净泄露的润滑油；加油 放油②放油和换油a）放油前油温保持一定温度，松开放油堵头，让润滑油流入一个足够大的容器内，这样有利于油顺畅的流出；b）减速机放油完成后，安装并拧紧放油堵头；c）按照上述加油操作流程重新给减速机注油；d）换油工作完成后清理加油口和放油口的油污。轴承内齿圈之间润滑a）清理旧润滑脂，推荐使用无纤维抹布和喷罐型的清洁剂；b）将油脂（牌号请参阅附录《风机维护用油一览表》）均匀涂抹在每个齿面上，在润滑过程中应小幅度旋转变桨轴承；c）加润滑脂工作完成后应立即清理干净泄漏的润滑脂，在清理过程中要避免油封损伤；d）检查回收的废润滑油，查看里面是否有过多的杂质或金属颗粒，以此来判断齿轮副磨损情况。变桨控制：注意：检查时要确保电源都已断开，风轮锁锁定；变桨控制装置包括一个中控箱、三个轴控箱和三个备用电池箱（电气维护请参考第二部分的相关章节）。变桨控制箱检查a)检查文字标注、电缆标注是否清楚；b)检查电缆是否有损坏、插接端子及接线是否牢固（请见附录《se风机电气连接点检查卡》）；c)检测屏蔽层与接地之间电阻。检查变桨控制箱/轮毂之间缓冲橡胶垫检查缓冲橡胶垫是否老化，如果老化严重则需更换新的缓冲橡胶垫。注意：启动工作位置开关后，风轮将快速返回工作位置：a)利用手动操作箱启动变桨，检查变桨的配合位置；b)测试工作位置开关，利用手动操作箱将一个叶片从工作位置转动到顺桨位置的一个全过程进行测试。变桨控制箱螺栓紧固检查用力矩扳手（规格）按规定的力矩值，检查轴控箱与轮毂连接螺栓（M16×90，级）；用力矩板手（规格）按规定的力矩值,检查电池箱与轮毂连接螺栓（M16×90，级）；用力矩扳手（规格）按规定的力矩值，检查中控箱与轮毂连接螺栓（M16×160，级）。检查变桨控制箱内螺栓及接线端子检查每个电器元件的连接情况，各箱子之间接线端子的连接情况。a）用电池驱动变桨驱动看是否能正常驱动；b）检测电池（请见附录《SSB变桨系统备用电池存储方案》）。如果一个变桨驱动异常，即使程序未运行，仍需测量电池组的电压；如果一个电池出现失效，整个电池组都得更换。检查限位开关限位开关：（1）开关灵敏度，是否有松动，在触发位置是否能可靠触发；（2）手动变桨测试；（3）启动安全链紧急停机测试。安装螺钉：检查限位开关与支架、支架与轮毂筋板的连接螺栓是否松动，需拧紧。检查轮毂与滑环连接电缆检查轮毂内与滑环电缆连接插头和接线检查接插件的插头、插座导线是否牢固，400伏电源线是否松动，发现问题应立即加以妥善处理。如果轻微磨损,找出磨损原因,在导线磨损处用绝缘胶带或用绝缘热塑管包扎并加以固定。如果磨损严重且伤及导线,找出磨损原因并处置后，立即更换导线。引出电缆与滑环连接插头尤其要关注引出电缆的接插件，是否松动，如松动，应紧固！轮毂检查表面的防腐涂层防腐涂层是否有腐蚀及脱落现象。如有，按《防腐技术规范》及时修复。检查轮毂内外表面清洁度。如有污物，应及时清理干净。检查表面裂纹如有,做好标记，写上日期并拍照,请与明阳风电公司联系。观察裂纹是否进一步发展,如有,立即停机并与明阳风电公司联系液压扳手用规定的力矩值，按照对角交错方法检查轮毂与主轴连接螺栓（M42×200mm，级）：a）如果螺母不能被旋转或旋转的角度小于20°，说明预紧力仍在限度以内。b）如果螺母能被旋转，且旋转角超过20°，那么，就必须用液压扳手按规定的预紧力矩值重新星型交叉对称拧紧。每检查完一个螺栓，用笔在螺栓头处做一个圆圈记号，完毕作防腐，共46个螺栓（见下图）。连接螺栓共46个规格：M42×连接螺栓共46个规格：M42×190滑环原理与作用变桨控制总线是通过滑环实现机舱控制柜与轮毂及变桨控制系统的供电和数据传输的。轮毂360度连续旋转，与其同步旋转的动力电缆和控制电缆，借助滑环内金属电刷的弹性压力，在滑环导电环的环槽内滑动接触来达到传递动力和控制信号的旋转连接。因此，接点必须保证最小磨损和最大连接稳定性，它们是由镀金环和金合金电刷组成。这种材料可以保证低电阻、小磨损，并且通过使用专用的滑环