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風力發電機組偏航減速器小齒輪斷裂分析應用
  風力發電機組地處環境比較惡劣的地區,所受載荷比較復雜,而且冬季溫度低于-30℃,風速經常大于20m/s,風向變化較頻繁。風機的偏航系統主要起到對風作用,它與風力發電機組的測風系統和控制系統相互配合,使葉輪處于迎風狀態,來保障風力發電機組能夠獲得風能。由于各復雜的原因及載荷使得偏航系統容易失效。某風場于2007年初并網運行,在2009年初開始發現偏航減速器小齒輪有斷裂現象,損壞比例大概為10%,大于了損壞的正常值。
  偏航系統的構成和原理
  機組偏航系統中主要包括:偏航電機、偏航減速器(包含偏航小齒輪)、偏航軸承(包含偏航大齒輪)、偏航制動器及相關的其它部件,如圖1.
  機組采用主動偏航對風方式,安裝在風機上的風向標及時準確的測出風向,然后傳輸給風機的偏航控制系統,控制系統根據風向標信號啟動偏航電機,偏航電機驅動偏航減速器,偏航減速器小齒輪驅動偏航軸承外圈大齒輪,使風機對風。偏航系統中偏航制動器為液壓鉗式制動器,當機組迎風運行時,液壓系統提供一些的壓力,讓機組平穩運行;當風向發生變化需要偏航時,液壓系保持一些余壓,偏航制動器提供的制動力矩,大大減少風機在偏航過程中的沖擊載荷,可使機組平穩偏航。
  材料分析
  偏航小齒材料為42CrMo,直徑為235mm,齒面設計硬度HRC50~HRC60,芯部硬度HRC30~HRC40,偏航小齒為鍛造、表面滲氮處理。針對斷裂的偏航小齒輪選取了2件進行材料分析,編號為1#、2#.
  宏觀分析。小齒起裂位置位于齒根部,斷裂部位均位于齒的上半部分。斷口斷面平整,有金屬光澤,斷裂件形貌相似。部分未斷裂齒輪的下半部位的齒尖有外來擠壓損壞現象,齒尖變形嚴重(并非拆卸時留下的)。在未斷裂小齒的其他齒面上發現嚙合面積只占齒面1/2,上部分齒頂也有磨損現象。

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