風電機組齒輪箱滲漏油問題的處理實踐

2018-01-30

陶(táo)鋼正等
【龍源(北京)風電工程(chéng)技術有限(xiàn)公司青年創新工作室】
  引言
  設備滲漏油是機械行業中存在的一個典型問題,帶潤滑的工業設備容易產生跑、冒、滴、漏(lòu)等問題。雙饋式風力發電機組采用齒輪箱作為機組增速傳動部件,在長期運行中(zhōng)齒輪箱亦存在滲漏(lòu)油現象。
  齒輪(lún)箱(xiāng)滲漏油,造成油液的大量損耗,不但增加維護(hù)成本,而且長期滲漏油容易造成齒輪箱正常使用所需油量不足(zú),引起潤滑不足、散(sàn)熱清潔不良等,進而造成齒輪(lún)箱損壞,嚴(yán)重影響機組健(jiàn)康;另外油液的積存遇有火星或溫度過高的情況下易引發火災事故,嚴重影響(xiǎng)機組安全。故此對風電機組齒輪箱滲漏(lòu)油情(qíng)況應該引起高度重視,並及時處理。
  1 齒輪箱滲漏油情況介紹
  某風電(diàn)公司機組安裝有齒輪箱的風機台數為148台,分兩(liǎng)批次投產,Z早投運年限為2006年2月(yuè)。通過檢查發現其中(zhōng)有滲漏油問題的風機台數為64台。漏油現象如下圖所示。
  下圖為上述風電公司64台機組齒輪箱(xiāng)具(jù)體滲漏部(bù)位及機組投運年限情況統計。其中可看(kàn)出滲漏油Z嚴重部位為各結合麵,其次為油分(fèn)配器接口齒輪箱上(shàng)蓋板位置。同時根據投運年限可看出,在(zài)投運五年時間左右各管路及接口處開(kāi)始出現滲漏,在投運七年時間左右各結合麵開始出現滲漏。
  另外(wài),根據綜合調研結果反饋,發現存在齒輪箱滲漏油問題的機組類型涉及幾乎所有品牌及型號的(de)風電機組,其中國產機組滲(shèn)漏油情況比國外品(pǐn)牌機組嚴重,小(xiǎo)功率機組滲漏油(yóu)情況比大功率機(jī)組嚴重,投運時間長的機組比時間短的(de)機組情況嚴重。
  2 齒輪箱滲漏油主要部位及原因分析
  齒輪箱是風電機(jī)組中使(shǐ)用油量Z多(duō)、潤滑油路Z複雜、密封要求Z高的部分,因此齒輪箱部分的(de)滲漏油位置相對較多、滲漏原因較多、處理方法較繁雜、處理要(yào)求也比較高。
  2.1典型滲漏油部位
  (1)高速軸端蓋處滲漏油(yóu)。此處滲漏油主要是甩油盤甩上來的油回流不夠及時、密封效果差造成。
  (2)低(dī)速軸端蓋處滲漏油。低速軸端(duān)出現滲漏油情況一般是密封件老化(huà)或磨損導致,或者是齒輪箱內油量過多,靜止狀態油位高出(chū)低速軸端蓋下沿導致滲漏。
  (3)油(yóu)路分配器(qì)及(jí)各管接頭處滲漏油。此處滲漏油一般是安(ān)裝不(bú)當,或者密(mì)封未處理好(hǎo)造成。
  (4)油管滲油問題。一般由油(yóu)管老(lǎo)化或質量不過關引(yǐn)起。
  (5)殼體滲漏油或大齒圈與(yǔ)殼體結(jié)合(hé)麵滲漏油。殼體滲漏油一般由箱(xiāng)體砂眼或(huò)者結合麵密封不嚴造成。
  (6)大齒圈銷釘孔(kǒng)處滲漏油。此處為結合麵滲出或者原始缺(quē)陷造成。
  (7)電(diàn)加熱器、觀察孔蓋板等貼合麵(miàn)處滲(shèn)漏(lòu)油。一般因安裝(zhuāng)不當(dāng)或密封失效造成。
  2.2齒輪箱滲漏油原因分析
  (1)設計方麵的原因
  齒(chǐ)輪箱滲漏油的主要原因之一,是由於不合理的設計所造成的。設計人員由於忽視密封技術的特殊性,以致設計密封結構不合理而造成泄漏。其表現為密封結構的設計方(fāng)案與工(gōng)作壓(yā)力、工作(zuò)溫度、介(jiè)質特性、環境條件(jiàn)不相適應。
  1)沒有(yǒu)合理的(de)回油通路,使回油路不暢(chàng)造(zào)成設備滲漏油。
  設計中未考慮通氣(qì)、回油、導液裝置等措(cuò)施,如應該設置回油迷宮槽的地(dì)方沒(méi)有設置等;有的回油孔位(wèi)置不(bú)對或孔過小,容易發生被汙物堵塞,回油不暢而出現漏油(yóu),需要做擴孔或者清理處理。
  2)密封(fēng)件與使用條件不相適應,造成(chéng)設備滲漏油現象。
  在設計密封結構時不注意防(fáng)腐、防振、均壓、疏導措(cuò)施,隻是片麵考慮封堵;箱體上的螺釘孔設計成通孔,又沒有密封措施;箱體蓋處沒有采取相應的密封墊;轉軸與箱體孔(kǒng)的配合(hé)關係不合(hé)理、間隙過大;密(mì)封圈與軸配(pèi)合的過盈量不符合標(biāo)準要求;密封槽(cáo)設計不合理等情(qíng)況,另外(wài),密封件的材質與油液的適應性(xìng)、密封件的承壓能力與油液工作壓力的適應(yīng)性不好等,都將(jiāng)造成(chéng)漏油現(xiàn)象。
  (2)製造方麵的原因
  這是造成滲(shèn)漏的重要原因之一。其中主要是加工(gōng)精度和表麵粗糙度等問題。如對需要進行磨削處理的地方(fāng),隻采用了車削(xuē)的方式,造(zào)成加工處(chù)的表麵粗糙度不符合要求,而產生泄漏;對鑄件中經常(cháng)會出現砂眼、氣孔、裂紋、組織(zhī)疏鬆等缺陷,如果沒(méi)有采取預防措施,在設備使用過程中,這些缺陷往往(wǎng)就是產生滲(shèn)漏油(yóu)的根源。
  (3)設備安裝方麵的原因
  設備安(ān)裝的質量對滲漏也有較大影響,在(zài)實際工作中,設備安裝(zhuāng)人員不按照正確的裝(zhuāng)配工藝進行裝配,或者設備安裝(zhuāng)人員安裝方法不正確,裝配錯(cuò)誤,或者是裝配工藝混亂等等都很容易造成設備(bèi)投入使(shǐ)用後發生泄漏現象。而且設備安裝人員在進行裝配作業時,如對應該進行輕(qīng)輕敲擊的地方野蠻操作,會造成設(shè)備由於個別部位被損壞而發生(shēng)漏油。由於安裝人員不注意設備工(gōng)作原理或忽視(shì)圖紙技術要求(qiú),將骨架油封等密封件裝反,則必將導致泄漏現象(xiàng)。
  (4)由缺陷和損壞方麵的(de)原因(yīn)
  1)塑料油(yóu)管、膠管、塑料管接(jiē)頭,壽命短,會出現材料老化現(xiàn)象,如果發現不及時,易發生油管、管接頭破裂故障。
  2)當油管采用金屬接頭時,連接處密封方式失效引起滲漏油。
  3)密封圈長期使用(yòng)後(hòu),摩擦、磨損、老(lǎo)化會(huì)使其喪失密封性能;轉軸與套之(zhī)間由於磨損,使其間(jiān)隙增大(dà),從而引起滲漏油(yóu)現象。
  4)端麵密封結合麵處平麵度(dù)超(chāo)差、表麵粗糙度太大或者變形(xíng),使結合麵貼合不嚴密,從(cóng)而(ér)引起滲漏油現象。
  5)鑄造零件質量不(bú)合要求,出(chū)現砂眼、氣孔、裂紋、組織疏鬆等缺陷,從而出現滲漏油現象。
  對於上述(shù)原因引起(qǐ)的滲漏油,對此需(xū)要經常檢查,發現問題及時更換或者修補處(chù)理。
  (5)操作、維修不當方(fāng)麵的原因(yīn)
  操作不當,維護不(bú)周到是設備滲(shèn)漏油的Z直接原因。如(rú)加油過多,使風電機組齒輪(lún)箱齒輪全部(bù)浸於油液中,當齒輪旋轉時,箱(xiāng)內壓力升高而導致漏油;或者通氣孔阻塞而未處理,填料密封壓蓋未壓緊,且在出現微漏時不及時(shí)處理,密封元件損壞後(hòu)更換不及時,導致滲漏變成大泄漏;不正確使用各種密封件、密封膠,減速機上下箱結合麵(miàn)處有油漆(qī)、毛刺、雜質或碰傷,使結(jié)合麵貼合不嚴,設備密封後密封膠(jiāo)沒有上強度就使用設(shè)備,這些均會造成滲漏油問題產生。
  3 典型滲漏油位置封漏處理方法
  3.1齒輪箱大齒圈及定位銷滲漏油處理
  (1)清潔(jié)處(chù)理。
  首先使用抹布對(duì)齒輪箱(xiāng)低速(sù)端定位銷及大齒圈部(bù)位的(de)油跡進行表麵(miàn)清(qīng)除。清潔完畢後,再使用LPS-F104除(chú)油劑進(jìn)行清洗,Z後使用抹(mò)布再次進行清潔。
  (2)除漆處理
  使用Permatax清除劑進行除漆工作。首先進行定位(wèi)銷部的噴塗,再進行大(dà)齒圈部位的噴塗,主要避免清除(chú)劑用量(liàng)不均造成清除劑的流動,從而較大麵積(jī)的油漆被清(qīng)除劑反應、溶解。建議噴塗距離為5-10cm。
  待清除劑與油(yóu)漆反應5-10分鍾後,使用鏟刀清除大齒圈結合麵及(jí)定位銷孔表麵的油漆。
  對於鏟刀不能夠完全去除的油漆(qī),接下來可使用鋼絲(sī)刷清除(chú)殘留油漆。
  (3)再次清潔
  將油漆(qī)去除幹淨後,使用LPSF-104去油劑對(duì)銷孔內部油漆顆粒、齒輪油油汙等進行清洗。
  (4)結構膠塗抹
  使用Plexus MA310結(jié)構(gòu)膠(jiāo)進行兩個(gè)部位塗抹工作。塗抹應盡快完成,避免(miǎn)結構膠因固(gù)化時間不(bú)同影響後麵雙組份密(mì)封膠的塗抹效果。使用結構膠(jiāo)槍(qiāng)沿大齒圈及定(dìng)位銷孔部(bù)位均勻擠出結構膠,將結構膠沿大齒圈塗抹均勻,保證結構膠能夠完全密封(fēng)結(jié)合麵及定位銷孔。
  (5)雙組份彈性密封膠(jiāo)塗抹
  MA310結構膠固化時間約為10-15分鍾,待結構膠固化後,可進行(háng)雙組份彈性密封膠的配比及塗(tú)抹工作。
  可使用(yòng)一次性紙杯進行配比工作,然後秤(chèng)取雙組分中的主劑和固化劑,在加入固化劑的過程應緩慢均勻(見圖6),保證主劑及固化劑的混合(hé)比例,使用幹淨(jìng)膩子刀或其他工具將兩種密封劑均勻混(hún)合1分(fèn)鍾後,迅速對大齒圈(quān)結合麵及定位銷孔部位進行塗抹。建(jiàn)議混合後在5分鍾內塗抹完畢。塗(tú)抹仍按照大齒圈結合麵及定位(wèi)銷孔結構膠塗抹的位置進行。
  (6)補漆
  等待40分鍾後,即雙組份密封膠固化後,使用藍色自噴漆對齒輪箱大齒圈及銷孔部位處進行補漆。
  3.2齒輪箱分配器油管接頭滲漏油處理
  (1)清潔(jié)處理(lǐ)
  使用扳手(shǒu)拆除齒輪箱分配(pèi)器漏油(yóu)油管(guǎn)接頭,使用LPSF-104去油劑清潔油(yóu)管(guǎn)接(jiē)頭及(jí)兩通接頭(油管側),再使用幹淨抹布進行清潔。
  (2)重新(xīn)裝配
  清潔後,使用(yòng)相應開口扳手進(jìn)行緊固。緊固(gù)完(wán)畢後,啟動齒輪油泵10分(fèn)鍾,檢查接口是否存在漏油情(qíng)況(kuàng)。如不漏油,則處理完畢。
  (3)塗抹螺紋(wén)密封(fēng)膠(jiāo)
  如上述步驟後油管接頭仍存在漏油情況,則重新清洗清潔管接(jiē)頭及兩(liǎng)通接頭,進行塗抹Permatex管(guǎn)螺紋密封膠。在(zài)兩(liǎng)通接頭前(qián)端3個螺紋上進行塗抹Permatex螺紋密封膠(jiāo),塗(tú)抹完畢後(hòu)進行(háng)緊固,緊固後使用自噴漆進行補漆。
  等待螺紋密封膠固化4小時後(hòu)可啟動風電機組,後續可對接頭部位進行漏油檢查,如仍發生滲漏,建議(yì)將兩通及油管進行整(zhěng)體更換。
  3.3齒(chǐ)輪箱觀察(chá)孔蓋板及透氣帽滲漏油處理
  (1)清潔處理
  使用扳手將蓋板拆下(xià),清除法蘭表麵難道殘留膠體、油漆顆粒等(děng),並用鏟刀鏟掉。在將齒輪箱上蓋板法蘭麵清(qīng)除幹淨,並使用(yòng)LPS-F104除油(yóu)劑清(qīng)洗2個法蘭麵,並清洗連接(jiē)螺(luó)栓螺紋。建議不塗螺紋鎖固膠,因(yīn)為要經(jīng)常拆卸觀察(chá)齒輪箱齒輪運行情況。
  (2)塗抹密封膠
  在齒(chǐ)輪(lún)箱上法蘭麵進行塗抹Permatex平麵密封膠。
  (3)穩固回裝
  塗抹完(wán)畢(bì)後,將蓋板從上而下對準螺栓孔,慢慢將蓋板與齒輪箱法蘭麵貼合,貼合後,應避免蓋板的水(shuǐ)平位移,避免塗抹的平麵密封膠(jiāo)出現斷裂等情況。將所有緊固螺栓選入螺栓孔,並沿對角方向進行緊(jǐn)固,擰緊(jǐn)。
  (4)補漆
  Z後對螺栓表麵油漆脫落(luò)部分進行補漆。
  
  3.4齒輪箱底(dǐ)部磁性螺(luó)栓部位滲漏油處(chù)理
  使用扳手擰緊磁性螺栓,擰緊後使用LPSF-104去油劑對表麵進行清洗,清洗後再使用抹布擦(cā)拭幹淨。使用Permatex堵漏噴霧劑噴塗磁性螺栓表麵,待堵漏噴霧劑固化2分鍾後,進行第二次噴(pēn)塗工作,噴霧劑工作共持續三次,待堵漏噴霧劑固化1小時後可啟動風機。
  4 效果驗(yàn)證
  在實施(shī)密封處理方案之後,在大齒圈結合麵處等處在近(jìn)一年的(de)時間內無異(yì)常(cháng)情況,效果較好,後期出現在(zài)未修補之處出現少(shǎo)量滲漏(lòu)現象。
  通過結合風電場現場反(fǎn)饋知道,在堵漏(lòu)的同時,在齒輪箱底部加裝活動式可放油的接油盤,將堵(dǔ)漏後微(wēi)量滲(shèn)油(yóu)進(jìn)行接引,半年時間進行定期清理,則能有效避免滲漏油汙(wū)染機艙及環境(jìng),較好地解決齒輪箱滲漏問題。
  6 結(jié)論
  通過防油、密封膠劑堵漏這種處理(lǐ)滲漏(lòu)油的方式,在短時間內可以達到較明顯的堵漏效果,但從長遠來說並沒有從(cóng)根本上解決滲漏之(zhī)源。另外,此種(zhǒng)處理方(fāng)案效果依賴於進(jìn)行處理的操作人員(yuán)工藝控製水平及所用材料性能,同時操作時膠劑受(shòu)環境溫度限製。在堵漏的同時,通過加裝活動式可放油的接(jiē)油盤,定期清(qīng)理(lǐ),堵防結合(hé),則能較好地解決齒輪箱滲漏問題。
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