近期，山西某風電場發生2台2.0MW風電機組（2017年（nián）投產）偏航（háng）大齒和驅動齒斷裂事件。

　　一、故障原因分析
　　1.直接原因
　　結合《山西某風（fēng）電項目2.0MW機組（zǔ）偏航大齒及驅動齒斷裂故障分析報告》（詳見附件）及區域內其他風（fēng）場已發生類（lèi）似故障情況分析（xī），故障發生的直接原因是：偏（piān）航驅動係統由4台偏航驅動器組成，正常情況下同（tóng）步轉動機艙使風輪掃掠麵（miàn）與風向保（bǎo）持（chí）垂直。其中1台（tái）偏航驅動器因偏航驅動抱閘失效，製動盤被抱死導致偏航（háng）驅動無法轉動；而其他（tā）三個偏航驅動器仍在正常推（tuī）動偏（piān）航大齒圈偏航對風，使（shǐ）得偏航減速器小齒輪與偏航大齒圈之間發生擠壓，致使偏航大齒（chǐ）和驅動齒發（fā）生斷裂。
　　2.間接原因
　　（1）偏航卡鉗漏油及偏航大齒潤滑脂脫（tuō）落，汙染卡（kǎ）鉗刹（shā）車片（piàn）和偏航刹車盤，導致摩擦力（lì）降低，大風情況下製動力不足，機艙出現“滑移”，反作用到偏航驅動器抱閘，導致抱閘刹車（chē）片磨損（sǔn）加劇，使其失效。
　　（2）極端情（qíng）況下，機艙“滑移”，導致偏航大齒與驅動齒衝擊，Z終出現裂（liè）紋或斷裂情況。
　　3.其他原因
　　偏航驅動器變速箱（xiāng）缺油也會使得齒輪傳動出（chū）現故（gù）障，偏航電機轉速變慢或完全鎖死，使得驅動器小齒（chǐ）輪受力超出承受程度，引起齒輪斷裂，電機燒壞。
　　二、排查治理內容
　　1.全麵（miàn）排查偏航驅動器（qì）抱閘開合情況，確保每台驅動器在通電後能正常將摩（mó）擦片和製動盤徹底脫離。
　　2.全麵排（pái）查偏航驅動器變速箱油位及潤滑情況，確保每台（tái）驅動器潤滑正常。
　　3.全麵排查（chá）偏航卡鉗漏油情況，及時處理。
　　4.偏航刹（shā）車盤按維護要求保持（chí）清潔，不許存在油汙汙染；集油盤安裝（zhuāng）到位。
　　5.完善風機巡檢及定（dìng）檢維（wéi）護項目（mù），及時發現、處理偏航驅動器抱閘失效、變速箱缺油、偏航卡鉗（qián）漏油及偏（piān）航齒圈（quān）潤滑脂脫落（luò）問題。

　　附件：山西某風電場2.0MW機組偏（piān）航（háng）大齒及驅動齒斷裂故（gù）障分析報告

　　一　質量調查
　　（一）檢查內容及目的
　　1、檢查驅動電機工作是否有效，是否存在部分電機（jī）不工作，三拖一或者（zhě）二拖二等問題；
　　2、檢查驅（qū）動電機抱閘是否有效工作，是（shì）否存在卡死現象或自由狀態，存（cún）在拖動或者不能對機艙進行有效鎖定；
　　3、檢查驅動減速器、偏航卡鉗、偏航（háng）潤滑是否存在漏油、漏脂（zhī）汙染刹車（chē）盤、刹車片，導致偏航卡鉗摩擦力降低，不能有效鎖定機艙；
　　4、檢查驅動齒與偏航大齒齧合情況，是否存在偏載，齒係（xì）齧合是否均勻、平穩；(50bar背壓實驗模擬風機（jī）負載工作)
　　5、現場數據調查，主要對現場（chǎng）運行數據（buffer\NCR等）進行檢查梳理，以找出相似共性問題；
　　6、偏航係統時序及相關參數設定複核工作；
　　7、調（diào）查問題風機的運行環（huán）境，對比無問（wèn）題（tí）風機進行（háng）比較。
　　（二）43#風（fēng）機檢測

　　偏航大齒齒頂有裂紋，偏航驅動發生斷齒。
　　1、4個偏（piān）航（háng）驅動電機（jī）抱閘失（shī）效；
　　2、驅動（dòng）電機均為江西特種電機；
　　3、偏航刹車（chē）盤油汙汙染嚴重；
　　4、偏（piān）航卡鉗存在（zài）內部漏油（yóu）的可能，需要現場進一步確認；
　　5、以上（shàng）為右側受力，齒麵與豎端麵接（jiē）觸基本全（quán）部斷裂。
　　（三）26#風機檢測

　　偏航大齒和驅動齒均（jun1）有斷裂。
　　調查顯示：
　　1、偏航卡鉗、刹車盤有明顯油汙；
　　2、偏航驅動刹車全部失效；
　　3、偏航（háng）卡鉗存在內部漏油的可能，需要現（xiàn）場進一步確認（rèn）。
　　（四）NCR統計分析
　　以上（shàng）發生（shēng）問題機組（zǔ），在曆年NCR報告中，對偏航係統問題進行刷選、梳（shū）理，可以大（dà）致看到一個順序：偏航卡鉗漏油——偏航驅動刹車片磨損——偏航驅動斷齒&偏航大（dà）齒圈斷齒。
　　（五）現場地理環（huán）境
　　從地理環境（jìng）調查來看，發生偏（piān）航斷齒風場全部為山地環境，大部分機組位置處於山丘環繞（rào）地帶，機組運（yùn）行時（shí），特別是大風情況下，湍（tuān）流（liú）較為（wéi）嚴重；而此類風場中處於相（xiàng）對平緩（huǎn）地帶的機組，目前未發現偏航斷齒機組。以（yǐ）上調查可以間接推斷，山地風（fēng）場的湍流情（qíng）況對機組運行（háng）存在一定影響（xiǎng）。

　　三、技術分析
　　（一）偏（piān）航卡鉗、偏航大齒、偏航刹車盤（pán）分析
　　從現場實際調查，可以發現偏（piān）航卡鉗（qián）漏油、偏航大齒表麵潤滑脂都存在（zài）汙染偏航刹車盤及刹車片（piàn）情況；刹車片（piàn）和刹車盤的汙染會極大降低偏航製（zhì）動（dòng）力的保持，大風情況下極易產生機艙的“滑移”；機艙“滑移”對偏航驅動和偏航（háng）齒圈存在較大（dà）的衝擊，容易導致齒麵受力超過設計安全裕（yù）度。
　　（二）偏航驅動抱閘失效分析
　　偏航驅動包括驅動電機、減速（sù）器及驅動齒；實際（jì）機組（zǔ）檢查發現，風機存在驅動電機內部刹車片磨損嚴重，以及部（bù）分抱（bào）閘24V整流橋失效現象。抱閘不（bú）能分開，會導致電機被動拖動，加劇驅動齒與齒圈受力；抱閘因摩（mó）擦（cā）片磨損，摩擦力不夠，會導致機（jī）艙大風情況下“滑移”產生衝擊，都會對大齒和驅動齒產（chǎn）生增益影響。
　　（三）偏航驅動與偏航齒圈（quān）齧合分析
　　1、驅動齒與偏航大齒齧合重（chóng）合度為1.351，即35.1%時間內有2對齒參加偏航（háng）力的傳動，如（rú）下圖（tú）：

　　2、從軟件仿真看，偏（piān）航大齒（chǐ）齒頂部位是（shì）參加齧合（hé）的，此時為2對齒同時參加，如下圖（tú）：

　　3、正反偏航受（shòu）力

　　（四）數（shù）據（jù）分析
　　分析（xī）機（jī）組之前buffer數據可以發現，大風天氣（qì）中，機艙在沒有（yǒu）偏航動作的情況下機艙位置發生了變化；

　　五）偏航軟啟整（zhěng）定值T—STOP時間設（shè）置
　　從廠家提供的產品說明書中可以明確，T—STOP時間設定為0s；在偏航係統時序控製中，偏航停（tíng）止的時序是停止信號（hào）給（gěi）出後，偏航卡鉗液壓刹車半壓刹車3-5s，然後全壓刹車；偏航（háng）驅動在停（tíng）止信號給出後，延（yán）時3-5s動作（以上時（shí）間參數需要結（jié）合現場主（zhǔ）控（kòng）版本對（duì）應來（lái）看）；而現場如（rú）果T—STOP時間設定（dìng）超過以上時間，就會導致偏航驅動刹車情況下電機還未（wèi）停止，加速刹車片的磨損。（C風場的驅動磨損主要原因就是T—STOP為6S）
　　（六）其它補充說明
　　之前的調查分（fèn）析中，已完成偏航頻次、偏航動作時序（軟件內（nèi）部參數與硬件設置不同），偏航策略的核實、優化（huà），確認目前不存在明顯異常（cháng）現象。
　　（七）綜合分析
　　1、風機偏航問題基本（běn）邏輯如（rú）下：

　　1）偏航卡（kǎ）鉗漏油及偏航大齒潤滑脂滴落，汙染卡鉗刹車片和（hé）偏航刹車（chē）盤，導致摩擦力降低，大（dà）風情（qíng）況下製動力不足，風機出現“滑移”；
　　2）機（jī）組在沒有偏航動作情況（kuàng）下出現“滑移”，反（fǎn）作用到偏航驅動電機抱閘，導致電機抱閘刹車片磨損加劇，使其失效；
　　3）機組製動力（lì）來自偏航卡鉗和（hé）4個驅動電機抱閘；驅動電機抱閘的失效，進一步降低機（jī）組製動效果，形成惡性循環，加劇機組“滑（huá）移”；
　　4）機艙“滑移”導（dǎo）致偏航軸承大齒與驅動齒頻繁撞擊；
　　5）一般情況下，由於驅（qū）動（dòng）齒表明硬度高（gāo）於偏航大（dà）齒，考慮到現場山地湍流對機艙翹頭的影響（機艙翹頭影響（xiǎng）驅動齒與偏（piān）航齒係（xì）齧合，存在偏載現象），以及通過仿真計算得出正向（xiàng）偏航頻（pín）次、載荷高於反向（xiàng）偏航情況，長時間處於這種帶病運行（háng）狀態下，機組容易出（chū）現偏航大齒左齒頂（dǐng）端裂紋；
　　6）極端情況下，機艙“滑移”，導致偏航大齒與（yǔ）驅動齒衝擊，產生低（dī）周疲勞及瞬間載荷超過設計安（ān）全裕度，驅動齒齒根部位晶界殘留對其疲勞強度的影響，導致驅動齒根部發生斷（duàn）裂（liè），其斷裂碎屑夾雜到齒係齧合之間，形成擠壓效（xiào）果（guǒ），Z終發（fā）生驅動齒與大齒同（tóng）時斷裂。
　　四、故障結論
　　1、偏航問題可以分為兩種情況；其（qí）一，一般情況（kuàng）下，偏航大齒左頂端（duān）出現裂（liè）紋；其二，極端情況下，偏航（háng）大齒及驅動齒斷裂情況。
　　2、偏航大齒（chǐ）左頂端裂紋；主（zhǔ）要（yào）原因為，偏航卡鉗漏油、偏航（háng）刹車盤潤滑脂滴落（luò）汙染偏航卡鉗刹車片和偏航大盤；導致機艙鎖定摩擦力降低，大風（fēng）情況下機艙“滑移”，使驅動電機刹車磨損，進一步加劇偏航保持力降低（dī）；機艙“滑（huá）移”進一步（bù）加劇，導致偏航（háng）大齒與驅動（dòng）齒頻繁撞擊；由於驅動齒表明硬度高於偏航大齒，考慮到現場山地湍流對機艙翹頭的影（yǐng）響（機艙翹頭影響驅動齒與偏航齒係齧合，存在偏載現象），以及通過（guò）仿真計算得出正向偏航頻次、載荷高於反（fǎn）向偏航情況，長時間處於這種帶病（bìng）運行狀態下，機（jī）組容易出現偏航大齒左齒頂端裂紋；
　　3、偏航（háng）大齒及驅動齒斷裂原因：極端情況下，機艙“滑移（yí）”，導致偏航大齒與驅動齒衝擊，產生低周疲（pí）勞及瞬間載荷超過設計安全裕（yù）度，驅動（dòng）齒齒根部位晶界殘留對其（qí）疲勞強度（dù）的影響，導致驅動齒根（gēn）部發生斷裂，其斷裂碎屑夾雜到齒係齧合之間，形（xíng）成（chéng）擠壓效果，Z終發生驅動齒（chǐ）與大齒同時斷裂（liè）。
　　4、補充說明（míng），偏航卡鉗與偏（piān）航驅動刹（shā）車是共同保（bǎo）持機艙穩定的設備，其（qí）擔負的載（zǎi）荷比約為6：4；目（mù）前發現的表（biǎo）層原因為偏航驅動刹車失效，及40%機艙保持力（lì）喪失，導致大風情況下機（jī）艙“滑移”，大小齒頻繁撞擊，Z終出現裂紋或者斷齒情況。進一步分（fèn）析發現，現場存在偏航軟啟T-STOP時間參數設置問題（具（jù）體原因（yīn）前麵已經分析（xī），此處不再贅述（shù））。
　　五、後（hòu）續（xù）整改措施（shī）
　　1、現場需要全麵排查卡鉗漏油情況，及時處理（重點關注卡鉗密封圈更換、刹車片（piàn）更換、油缸活塞（sāi）如有卡澀必需更換、油品不合格必需更換）；
　　2、偏航刹車盤必需按（àn）照維護要求保持清潔，不允許存在油汙汙染；
　　3、集油盤安裝工作必（bì）需到位；
　　4、現場需（xū）要全麵排查（chá）驅動電機抱閘有（yǒu）效性；及時、全麵統計出（chū）現（xiàn）場電機抱閘的型號，工服內部盡快進行物料號的申請與采購工（gōng）作；現場及時更換；
　　5、對（duì）全場機（jī）組偏航驅動與偏航軸（zhóu）承齒係齧合（hé）進行複測工作，如有（yǒu）問題，及時（shí）整改；
　　6、現場做好（hǎo）巡查計劃，保證可以及時發現、處理偏航卡鉗漏油（yóu）及偏航齒圈潤滑脂滴落問題；
　　7、檢查、核對包括偏航（háng）軟啟在內（nèi）的機（jī）組（zǔ）所（suǒ）有硬件整定值設置（zhì）。

（來源：電力安全生（shēng）產）