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據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

振動數據采集之后，根據齒輪齒數和轉速等數據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

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