風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)回油通道滲漏問(wèn)題淺析

毛中保

摘 要：通過(guò)風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)后端回油通道滲漏故障現(xiàn)象分析以及機(jī)組運(yùn)行的狀態(tài)觀察，分析得出滲漏的兩方面影響因素，并結(jié)合影響因素，對(duì)隱患點(diǎn)制定不同的解決方案（擴(kuò)容回油存儲(chǔ)空間、增設(shè)迷宮強(qiáng)化密封等）消除故障現(xiàn)象。同時(shí)從根本原因出發(fā)提出整機(jī)設(shè)計(jì)指出的解決方案，為后續(xù)優(yōu)化工作提出依據(jù)。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)后端回油；密封；擴(kuò)容；疏通回油

中圖分類(lèi)號(hào)：TM315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）20-0026-02

1 故障現(xiàn)象

某風(fēng)電場(chǎng)在巡查中發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)穿線管軸承排脂口處有齒輪箱潤(rùn)滑油流出，同時(shí)發(fā)電機(jī)后端附端蓋下部也存在滲漏的齒輪箱潤(rùn)滑油。原設(shè)計(jì)穿線管軸承的排泄口是廢油脂排泄通道，此處不應(yīng)有齒輪箱潤(rùn)滑油流出，另外發(fā)電機(jī)附端蓋設(shè)計(jì)有迷宮密封應(yīng)起到密封作用不應(yīng)有油液從此滲漏并沿發(fā)電機(jī)后端附端蓋向下流淌。

存在于發(fā)電機(jī)穿線管同發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸內(nèi)壁間的齒輪箱潤(rùn)滑油應(yīng)通過(guò)發(fā)電機(jī)回油管返回齒輪箱。原設(shè)計(jì)意圖和故障現(xiàn)象見(jiàn)圖1（綠色為設(shè)計(jì)回油路線，紅色為故障滲漏路線）：

2 原因分析

發(fā)電機(jī)穿線管貫穿于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主軸、齒輪箱和發(fā)電機(jī)中，齒輪箱潤(rùn)滑油會(huì)沿穿線管外壁流向發(fā)電機(jī)后端。因此設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)回油管，將流到發(fā)電機(jī)后端的潤(rùn)滑油引流回齒輪箱。發(fā)電機(jī)后端回油設(shè)計(jì)原理見(jiàn)圖2。

發(fā)電機(jī)后端回油通道的設(shè)計(jì)原理為連通器，起到液面平衡作用，將流到發(fā)電機(jī)后端的潤(rùn)滑油通過(guò)回油通道同齒輪箱里的液面達(dá)到平衡。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)：

（1）打開(kāi)發(fā)電機(jī)回油通道，啟動(dòng)機(jī)組。機(jī)組運(yùn)行發(fā)電8小時(shí)后，從發(fā)電機(jī)后端回油通道處收集的回油油液約10L。可見(jiàn)發(fā)電機(jī)后端回油量較大。

（2）機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中，后端有氣流沿發(fā)電機(jī)附端蓋迷宮密封處流出，機(jī)組停機(jī)后氣流消失。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和觀察分析，發(fā)電機(jī)后端回油量較大，回油通道管路中儲(chǔ)油空間不足（圖2藍(lán)色區(qū)域），在發(fā)電機(jī)后端回油量大的時(shí)候，很難在短時(shí)間內(nèi)將管路中的液面同齒輪箱中的液面達(dá)到平衡（連通器原理只起平衡液面左右，平衡液面需要時(shí)間。另外管路截面積小，突然來(lái)大量的潤(rùn)滑油，會(huì)直接造成回油管路里液面快速升高，很難快速與齒輪箱大截面實(shí)現(xiàn)液面平衡）。加之潤(rùn)滑油粘度大，特別是冬季，連通器的平衡液面作用實(shí)現(xiàn)緩慢。導(dǎo)致流到發(fā)電機(jī)后端的潤(rùn)滑油由于回油不暢，溢出、改變回油方向，引起滲漏。

發(fā)電機(jī)后端穿線管軸承室未設(shè)計(jì)與潤(rùn)滑油隔離的密封，在穿線管和穿線管軸承座間有0.5mm間隙，潤(rùn)滑油從此溢出。同時(shí)穿線管安裝有5°向下傾角，潤(rùn)滑油在旋轉(zhuǎn)的管壁上有攀爬情況，也就造成了齒輪箱潤(rùn)滑油沿穿線管進(jìn)入軸承室，從排脂口溢出。

發(fā)電機(jī)附端蓋迷宮密封在機(jī)組運(yùn)行、轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，能夠起到密封的效果。但一旦機(jī)組停機(jī)、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子不旋轉(zhuǎn)的情況下，此處存在間隙、也是溢出的潤(rùn)滑油的一個(gè)泄漏點(diǎn)，最終也就導(dǎo)致了潤(rùn)滑油從附端蓋迷宮密封處溢出，沿后端蓋向下流淌。機(jī)組運(yùn)行時(shí)存在氣流從迷宮密封流出，也加劇了潤(rùn)滑油從此處的滲漏。

3 處理及優(yōu)化改進(jìn)方案

3.1 增大潤(rùn)滑油回油存儲(chǔ)容積，延長(zhǎng)油面平衡時(shí)間

目前發(fā)電機(jī)回油通道回油存儲(chǔ)空間較小，一旦回油量大，短時(shí)間內(nèi)流入到發(fā)電機(jī)回油管的油將充滿所有存儲(chǔ)空間，溢出、然后從各個(gè)隱患點(diǎn)滲漏，無(wú)法正確實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)后端回油。液面平衡需要一定時(shí)間，因此考慮給回油通道上的回油存儲(chǔ)空間增容，讓其有更大的容積，吸納更多的短時(shí)間大量來(lái)油（通過(guò)觀察在停機(jī)、起機(jī)時(shí)刻來(lái)油量較大，運(yùn)行時(shí)回油量穩(wěn)定、量少），給液面的平衡增加緩沖時(shí)間，降低潤(rùn)滑油由于無(wú)法平衡、溢出的風(fēng)險(xiǎn)。具體增大的空間結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)試，結(jié)合啟、停機(jī)時(shí)的油量確定。優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計(jì)方案如圖3。

3.2 取消目前的發(fā)電機(jī)回油管路，單獨(dú)設(shè)計(jì)回油通道

考慮到發(fā)電機(jī)后端有回油的要求，連通器原理平衡緩慢，耗時(shí)長(zhǎng)?？扇コ壳暗陌l(fā)電機(jī)回油通道，單獨(dú)設(shè)計(jì)一個(gè)收集回油并且定時(shí)將油液排回齒輪箱的裝置。主動(dòng)回油裝置原理見(jiàn)圖4。

回油裝置的設(shè)計(jì)及工作方式：系統(tǒng)通過(guò)管路、油箱收集流向發(fā)電機(jī)后端的潤(rùn)滑油。當(dāng)油液積累到一定程度，液面觸動(dòng)油位計(jì)上限位，啟動(dòng)油泵工作。油液經(jīng)過(guò)油泵、過(guò)濾器送回齒輪箱。油泵工作后油箱油液液面下降，當(dāng)液面觸動(dòng)油位計(jì)下限位，油泵停止工作。

主動(dòng)回油方案，一方面可以加快發(fā)電機(jī)后端潤(rùn)滑油的回流速度（利用高度差流回油箱），避免回油不暢溢出，另一方面收集的油液通過(guò)泵定期過(guò)濾反送回齒輪箱，較為可靠，控制簡(jiǎn)單。

3.3 穿線管軸承室增設(shè)隔離密封

為了避免流入發(fā)電機(jī)后端齒輪箱潤(rùn)滑油進(jìn)入發(fā)電機(jī)穿線管軸承室，可調(diào)整發(fā)電機(jī)穿線管軸承座結(jié)構(gòu)形式，增設(shè)骨架油封（位置詳見(jiàn)圖5），徹底消除潤(rùn)滑油進(jìn)入后軸承可能，穿線管轉(zhuǎn)速低，骨架油封滿足使用條件。

3.4 發(fā)電機(jī)后端蓋迷宮密封改進(jìn)

結(jié)合前面分析，發(fā)電機(jī)后端蓋迷宮密封處可增加一道接觸式密封（位置詳見(jiàn)圖5），加強(qiáng)密封效果，消除從此處滲漏的風(fēng)險(xiǎn)。無(wú)論在機(jī)組運(yùn)行時(shí)、還是停機(jī)時(shí)均能起到密封作用。另外此處后期維護(hù)性好，接觸式密封一旦損壞易于更換。

4 機(jī)組設(shè)計(jì)優(yōu)化

針對(duì)機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題，在后續(xù)機(jī)組優(yōu)化以及新機(jī)組的設(shè)計(jì)可借鑒以下幾點(diǎn)：

（1）發(fā)電機(jī)回油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要與回油量相匹配，采取不同的設(shè)計(jì)回油方案；

（2）發(fā)電機(jī)回油系統(tǒng)中的各個(gè)隱患滲漏點(diǎn)需要做隔離措施，確保回油通道是唯一的通路；

（3）脂潤(rùn)滑軸承室需要做到與外界相對(duì)隔離；

（4）迷宮密封在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的作用明顯，不能忽略靜止時(shí)可能造成的滲漏。endprint