2018-03-12 15:37:39
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用于风力发电机齿轮箱空心轴防渗漏装置研究

完成单位:中广核(乌兰察布)风力发电有限公司

登记编号:ZSCX-D4-J-2-124      登记年份:2020      登记日期:2020-09-21

项目概况

一、背景情况

1、齿轮箱是风力发电机组传动系统的组要组成部分,面对东汽、上电、北重风力发电机组空心轴渗漏油问题进行分析,齿轮箱早期产品,空心轴结构如图所示

1)空心轴与法兰盘的连接为焊接连接

2)法兰盘通过螺栓与行星架连接

3)法兰盘与行星架通过平面密封材料与O型圈进行密封

2、基于以上三点,空心轴内部存在渗漏的原因为

1)法兰盘与行型架平面密封和拐角O型密封损坏

2)法兰盘与空心轴连接处焊点开焊渗漏

3、空心轴渗漏油产生的后果

1)空心轴渗漏油导致齿轮箱油位低,故障频发,影响风力可利用

2)油位低齿轮箱易产生高温,重则损坏齿轮箱内部结

3)空心轴渗漏油,导致油液顺空心轴进入电气滑环,损坏滑

4)油液进入轮毂内部,影响人员作业安全及污染风机内部其他设备

二、内涵和主要做(方)

在不改变原有齿轮箱空心轴结构的情况下设计用于风力发电机齿轮箱空心轴防渗漏装置,解决齿轮箱空心轴渗漏油带来的各种问题

三、原理或机

1、针对空心轴渗漏油问题及产生的后果我们自己研究发明了齿轮箱空心轴渗漏油封堵组件装置如下图所示

2、装置组成部分

1)空心轴;2)密封套管;21)嵌入槽;22)辅助槽;23)支撑槽;3)密封组件; 31)O型圈;32)Y字密封圈;4)固定件;41)支撑环

3、运行工况分析

1)空心轴与主轴同步旋转,最大转速24rpm

2)空心轴与主轴间存在极小概率的相对转动

3)空心轴受齿轮箱内部啮合频率影响产生振动

4、解决办法及原理

1)在空心轴与主轴接缝处安装密封套,密封套与空心轴相对静止,同步旋转

2)使用补偿量较大的Y型密封圈,作为主封堵密封

3)采用O型密封圈作为辅助密封,补尝空心轴内壁粗糙度大的问题,实现可靠密封

5、安全性分析

1)齿轮箱空心轴与行星架同步旋转,密封套安装到空心轴内部,不影响原有运行状态

2)增加密封套防窜装置,解决轴向窜动

3)密封件材料为丁晴橡胶,化学性质稳定,耐腐蚀,耐酸、碱,并具有阻燃功能

四、创新亮

1、通过设置了防渗漏装置,能够消除进入到空心轴内部的油液与通讯滑环接触,这样就不需要对空心轴上的法兰进行重新焊接,防渗漏装置具有可靠性高、适用全工况、使用寿命长以及可维护性强的优点

2、通过设置了丁晴橡胶材质的O型圈以及密封圈,丁晴橡胶化学性质稳定,耐腐蚀性强,能够延长O型圈以及密封圈的使用寿命

3、通过设置了两端面倒角的密封套管,倒角能够方便人们将密封套管插入到空心轴内部,而且可以降低密封套管使空心轴内壁受损的可能性

五、实施应用前后效果(益)情况对

参见单位应用证

六、可推广应用范

目前风电行双馈机组还处于主流,所有齿轮箱是双馈机组传动链的重要部件,面对国产 齿轮箱存在的渗漏问题已经是行业不得不思考的问题,特便是齿轮箱空心轴渗漏,已成为国 产老旧机型的常见病变,也是行业的痛点,因厂家只能建议下塔进行维修,产生昂贵的费用用于风力发电机齿轮箱空心轴渗漏油封堵组件装置研究项目实施已取得重要阶段性成果,正 好弥补了现间断齿轮箱空心轴渗漏油塔上维修的空白,针对国产老旧机型可以推广

通过本项目的风电产业自主创新,产生了具有核心技术的自主知识产权1项,成果转化和推广应用前景较