風電齒輪箱的故障中有很大一部分故障來自于齒輪，齒輪運行環(huán)境較為復雜，長時間超載，潤滑不良，軸承或齒輪的錯誤安裝，以及齒輪本身嚙合不良等原因都會導致齒輪故障，壽命減短。

振動檢測是目前檢測風電齒輪箱故障最全面最有效的檢測方式，只要運用合適的振動檢測儀器采集數(shù)據(jù)加以分析就能判斷出齒輪的運行情況，對故障部件及時進行維修更換以確保設備的正常運行，甚至在故障早期就加以預防，延長部件壽命。下面介紹一下齒輪的主要故障形式及振動表現(xiàn)：


齒輪磨損：齒輪磨損時其嚙合頻率的邊頻帶幅值會明顯增大，嚴重時會出現(xiàn)齒輪的固有頻率，并有轉頻調(diào)制。齒輪負荷大：一般情況下負載高時，會出現(xiàn)很高的嚙合頻率及其諧頻。齒輪游隙或偏心：齒輪嚙合頻率及其諧波被轉頻調(diào)制，出現(xiàn)固有頻率振動。齒輪不對中：齒輪不對中時一般會產(chǎn)生齒輪嚙頻率的高次諧波，且一倍頻幅值較低而二倍三倍較高。齒輪斷齒或裂紋：齒輪出現(xiàn)斷齒等嚴重損壞時會在該齒輪轉速頻率和固有頻率處產(chǎn)生較高振動，且時域上會有明顯的沖擊。


圖為齒輪不平衡或游隙典型頻譜

振動數(shù)據(jù)采集之后，根據(jù)齒輪齒數(shù)和轉速等數(shù)據(jù)可以計算出齒輪的嚙合頻率，加上時域或頻譜中的特征可以對齒輪箱的故障進行診斷。然而，實際應用中，由于齒輪箱中有多組齒輪和軸承，轉速也并非一成不變，頻譜分析往往有各種頻率出現(xiàn)，有些頻率十分接近，辨認比較困難。這時我們需要根據(jù)測點位置結合振幅大小分析，針對每個齒輪箱，在其工作狀態(tài)良好的情況下，采集得到基準的頻譜，在狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷中通過與基準頻譜進行對比，來發(fā)現(xiàn)問題。對于軸承部位測量,如果各部位振動都很大,一般可能是齒輪問題,如果個別軸承部位振動大可能是軸承問題。

案例分析：


圖為某齒輪箱的時域波形圖，可見明顯的周期性沖擊，且振動有效值較大，是典型的齒輪斷齒特征，一個周期內(nèi)有多處沖擊，該齒輪應有多個齒圈齒斷齒。


圖為該齒輪拆開之后的照片，多個斷齒，與診斷結果一致。

作者 余成 高級工程師

南京安維士傳動技術股份有限公司