張瑞剛，龔帥，趙勇，劉增博

（西安熱工研究院有限公司，陜西西安 710032）

中國風(fēng)電裝機(jī)總?cè)萘恳衍S居世界第一位[1]，但與此同時(shí)越來越多的風(fēng)力機(jī)質(zhì)量問題逐漸暴露出來[2]。其中漏油問題是風(fēng)力機(jī)運(yùn)行過程中最常見的故障。漏油問題不僅會(huì)影響傳動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)等的潤滑效果，使得各零配件之間摩擦加劇，減少各零配件的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致風(fēng)力機(jī)急停、飛車乃至起火。

本文從風(fēng)電設(shè)備監(jiān)理工作的角度，結(jié)合近2 a開展風(fēng)電設(shè)備監(jiān)理工作中發(fā)現(xiàn)的大量風(fēng)力機(jī)漏油問題進(jìn)行分析，提出了有針對(duì)性的控制措施和建議。

1 風(fēng)力機(jī)漏油問題

風(fēng)力機(jī)漏油問題涉及到的部位有很多，根據(jù)部件的不同可分為：1）齒輪箱漏油；2）偏航（變槳）軸承漏油；3）偏航制動(dòng)器液壓管路接頭部位漏油；4）偏航（變槳）減速機(jī)漏油；5）液壓系統(tǒng)漏油等如圖1所示。

圖1 風(fēng)力機(jī)主要漏油部位Fig.1 The main oil leakage positions of wind turbine

1.1 齒輪箱漏油原因分析

齒輪箱漏油問題相對(duì)其他部件比較普遍，也是風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行維護(hù)亟待解決的問題。產(chǎn)生漏油的原因有很多，如設(shè)計(jì)、工藝、加工、裝配、鑄造等[3]。根據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，齒輪箱漏油主要是因?yàn)椋?）密封件損壞或裝反導(dǎo)致接合面密封不嚴(yán)；2）相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件尺寸配合間隙過大，或是因?yàn)殚L(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)磨損使得間隙過大；3）箱體鑄件有氣孔、砂眼等缺陷；4）工作溫度太高或潤滑油粘度太低；5）潤滑油管變形或存在裂痕導(dǎo)致油管漏油。而漏油的形式可大致分為：飛濺油、明漏油、滴漏油、掛漏油、滲漏油、陰漏油。

如某項(xiàng)目齒輪箱潤滑油管出廠前存在裂痕，裝配之后只進(jìn)行了1 200轉(zhuǎn)電機(jī)拖動(dòng)試驗(yàn)，在風(fēng)場(chǎng)運(yùn)行1 a之后，裂痕進(jìn)一步擴(kuò)大并貫穿內(nèi)外表面，最終導(dǎo)致油管漏油（見圖2）。這種漏油現(xiàn)象在風(fēng)力機(jī)生產(chǎn)過程中并不會(huì)被立即發(fā)現(xiàn)，而一旦出現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)修補(bǔ)將變得極為困難。

圖2 齒輪箱輸油管道漏油Fig.2 Oil pipeline leakage of gearbox

另外，某臺(tái)風(fēng)力機(jī)在進(jìn)行全功率試驗(yàn)時(shí)，出現(xiàn)1臺(tái)齒輪箱壓力表安裝螺帽噴油現(xiàn)象。主要原因是由于壓力表頭螺帽滑絲。但是該臺(tái)風(fēng)力機(jī)卻順利通過了1 200轉(zhuǎn)電機(jī)拖動(dòng)試驗(yàn)。由此說明電機(jī)拖動(dòng)試驗(yàn)無法完全檢驗(yàn)液壓泵回路中密封性能。此外，在進(jìn)行齒輪箱裝配中，會(huì)出現(xiàn)某些零部件未緊固完全情況。如齒輪箱油壓泵的開關(guān)忘記鎖緊導(dǎo)致漏油現(xiàn)象發(fā)生（見圖3）。

圖3 開關(guān)未鎖緊導(dǎo)致漏油Fig.3 The switch non-locking leading to oil leakage

1.2 偏航（變槳）軸承漏油原因分析

偏航（變槳）軸承漏油情況相對(duì)較少出現(xiàn)，主要容易在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行中出現(xiàn)。原因是由于軸承長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致其中的固體潤滑油脂向外滲漏，具有量小點(diǎn)多的特點(diǎn)。一般可直接在風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行定期補(bǔ)油處理。

1.3 偏航制動(dòng)器液壓管路接頭部位漏油原因分析

目前偏航制動(dòng)器管路連接較為普遍采用的有2種方案，一種為并聯(lián)型（見圖4），一種為串聯(lián)型（見圖5）。

圖4 制動(dòng)器管路并聯(lián)型Fig.4 Parallel-type pipeline of the braker

圖5 制動(dòng)器管路串聯(lián)型Fig.5 Series-connected pipeline of the braker

在制造過程中發(fā)現(xiàn)的偏航制動(dòng)器漏油部位多在鋼管接頭部位，并且在保壓24 h后檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)有輕微滲油，針對(duì)此問題通常做法是對(duì)滲油接頭部位進(jìn)行緊固，如緊固無效便重新更換鋼管接頭，直至問題解決。

目前制造廠液壓鋼管彎制、接頭裝配、接頭緊固過程均為手工完成，這些環(huán)節(jié)中操作人員經(jīng)驗(yàn)、技能水平、質(zhì)量意識(shí)等較多人為因素會(huì)對(duì)液壓管路聯(lián)接質(zhì)量、管路滲漏油有較大影響，而且管路聯(lián)接質(zhì)量必須要經(jīng)過液壓系統(tǒng)保壓試驗(yàn)后才能檢驗(yàn)，即便有時(shí)在廠內(nèi)未發(fā)現(xiàn)問題，經(jīng)過長(zhǎng)途運(yùn)輸顛簸仍有可能出現(xiàn)管路接頭處滲漏。

1.4 偏航、變槳減速機(jī)漏油原因分析

偏航、變槳減速機(jī)通常漏油部位為殼體連接法蘭、油窗、透氣帽、放油堵頭等部位（見圖6）。

對(duì)某項(xiàng)目27臺(tái)偏航減速機(jī)進(jìn)行打壓試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)標(biāo)牌鉚釘孔打穿造成漏氣2例、油堵漏油7例、密封面損傷引起漏油5例、其余疑為O型密封圈處潤滑脂稀釋（類似變槳軸承潤滑脂稀釋）。

圖6 減速機(jī)漏油部位Fig.6 Oil leakage positions of the reducer

此外，對(duì)于法蘭接頭及放油堵頭存在的滲油問題，筆者發(fā)現(xiàn)通常供應(yīng)商及制造廠并不十分注重該問題。偏航減速機(jī)出廠前都進(jìn)行了防腐噴漆處理，放油口處都噴涂覆蓋了一層油漆，在入廠檢驗(yàn)及裝配環(huán)節(jié)即便有輕微滲油也不易發(fā)現(xiàn)，只有當(dāng)偏航減速機(jī)通電運(yùn)轉(zhuǎn)（運(yùn)轉(zhuǎn)后內(nèi)部溫度、壓力都會(huì)增加）才容易發(fā)現(xiàn)漏油，或是油位過高需要放油，堵頭拆下重新擰緊后易發(fā)現(xiàn)堵頭處滲漏。

1.5 液壓系統(tǒng)漏油原因分析

液壓系統(tǒng)主要包括獨(dú)立液壓制動(dòng)的液壓站系統(tǒng)、融入到齒輪箱中的液壓系統(tǒng)以及用于葉片變槳的液壓驅(qū)動(dòng)。一旦以上設(shè)備發(fā)生漏油情況，會(huì)使系統(tǒng)壓力下降、執(zhí)行機(jī)構(gòu)速度不穩(wěn)定、系統(tǒng)效率降低、油溫升高、引起控制失靈、導(dǎo)致元件損壞等后果[4]。液壓系統(tǒng)漏油包括內(nèi)泄漏和外泄漏[5]。內(nèi)泄漏是指液壓元件內(nèi)部有液壓油從高壓腔泄漏到低壓腔。如液壓傳動(dòng)中液壓油從高壓腔向低壓腔的泄漏。外泄漏是指少量液壓油從元件內(nèi)部向外泄漏。如液壓油管的滲透等。

液壓系統(tǒng)的漏油主要有：

1）管路質(zhì)量差。液壓系統(tǒng)中的管路管壁厚薄不均，管材質(zhì)量差，存在砂眼等缺陷，容易造成管路漏油。

2）管路安裝不符合要求。安裝過程中未按工藝要求進(jìn)行裝配，使得管路產(chǎn)生不同的彎曲內(nèi)應(yīng)力，在油壓下逐漸產(chǎn)生滲漏。

3）管路接頭滲油。主要由密封不良造成。

4）密封圈破損漏油。主要有密封圈選擇不當(dāng)，或者本身存在缺陷，以及在安裝過程中造成的破損導(dǎo)致。

2 風(fēng)力機(jī)漏油問題控制措施

根據(jù)主要漏油部位和原因，應(yīng)采取相應(yīng)的預(yù)防措施以減少漏油故障。

2.1 加強(qiáng)零部件入廠檢驗(yàn)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)其中有不少漏油問題是由于零部件本身缺陷造成的，例如齒輪箱入廠檢驗(yàn)時(shí)就能發(fā)現(xiàn)漏油。針對(duì)這類情況，一方面需要加強(qiáng)入廠檢驗(yàn)比例，選擇良好供應(yīng)商，另一方面在入廠時(shí)應(yīng)進(jìn)行滲漏油的密封試驗(yàn)。

2.2 提高結(jié)合面的加工質(zhì)量

漏油問題中有多處發(fā)生在法蘭等安裝結(jié)合面。所以在檢查各結(jié)合面時(shí)注意平面的粗糙度不超過Ra6.3，并對(duì)結(jié)合面做平面度檢查[6]。從加工工藝上確保堵頭螺孔和锪平面在同一基準(zhǔn)上加工，以保證平面和螺紋孔的垂直度，堵頭銅墊必須經(jīng)退火處理，使其硬度適中。保證密封槽的尺寸和加工精度。

2.3 正確選用并合理安裝密封件

密封件質(zhì)量不好，其密封性能也就差，且使用壽命短，使用不久就需要更換[7]。正確安裝密封件也是防止漏油的重要措施。安裝O型圈時(shí)，既不要將其拉到永久變形的位置，也不要邊滾動(dòng)邊套裝，否則可能因密封圈扭曲而造成漏油。安裝Y型和V型密封圈時(shí)，要注意安裝方向，防止因裝反而漏油。

各箱體結(jié)合面原O型密封圈全部更換成唇型密封圈，嚴(yán)格控制密封圈的直徑、周長(zhǎng)、密封槽深度及粗糙度。各唇型密封圈裝配后不得有切損、變形等缺陷，裝配要求使用專用工具裝配。與唇形密封圈配合的軸徑處應(yīng)保證尺寸、圓柱度、粗糙度，尤其是輸出軸處應(yīng)重點(diǎn)檢查，所有箱體連接螺栓應(yīng)嚴(yán)格按照要求力矩進(jìn)行緊固，并增加螺紋密封膠。

2.4 嚴(yán)格遵守安裝工藝要求

監(jiān)造過程中發(fā)現(xiàn)的漏油問題60%是由于安裝不規(guī)范造成。如齒輪箱過濾器管接頭由于未按要求緊固發(fā)生了漏油，主軸承密封端蓋板由于密封圈安裝不正或破損造成了漏脂；工人在裝配過程中緊固不到位、安裝不平造成密封圈破損等。因此在安裝過程中嚴(yán)格要求工作人員要按照裝配工藝進(jìn)行，管道安裝應(yīng)做到橫平豎直，盡量減少轉(zhuǎn)彎，并避免交叉和扭曲。法蘭連接處應(yīng)嚴(yán)格按照要求力矩進(jìn)行緊固，緊固過程中用力均勻，緊固結(jié)束后做好防松標(biāo)記。

2.5 加強(qiáng)監(jiān)造過程中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的見證

監(jiān)造工作應(yīng)督促制造廠完善其質(zhì)保體系，重視部件入廠檢驗(yàn)、過程裝配質(zhì)量以及出廠檢測(cè)等以提高設(shè)備制造質(zhì)量[8]。因此，在監(jiān)造過程中對(duì)于管路裝配、偏航試驗(yàn)、整機(jī)檢驗(yàn)等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)經(jīng)常采用目視檢驗(yàn)及觸摸檢驗(yàn)等措施進(jìn)行重點(diǎn)檢查，能夠極大減少漏油問題的發(fā)生。

3 結(jié)語

風(fēng)力機(jī)的漏油因素是多方面綜合影響的結(jié)果，以現(xiàn)有的技術(shù)和材料，目前要想從根本上解決漏油問題還比較困難。盡可能地采取預(yù)防措施減少風(fēng)力機(jī)漏油的潛在風(fēng)險(xiǎn)，才能在更大程度上保證設(shè)備的出廠質(zhì)量。

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