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工業(yè)內(nèi)窺鏡在風(fēng)電齒輪箱檢測(cè)中的應(yīng)用
工業(yè)內(nèi)窺鏡在風(fēng)電齒輪箱檢測(cè)中的應(yīng)用
李建國(guó) 北京新興日祥科技發(fā)展有限公司
【摘 要】本文主要介紹齒輪箱的在線監(jiān)測(cè)方法,，通過(guò)工業(yè)內(nèi)窺鏡對(duì)風(fēng)電軸承,、齒輪箱、葉片缺陷檢測(cè)和判定,，以及通過(guò)光譜儀對(duì)油品進(jìn)行分析來(lái)判定軸承、齒輪的磨損情況，對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行故障診斷和提供準(zhǔn)確的維修解決方案,。
【關(guān)鍵詞】 高速軸承，中速軸承,，行星齒輪軸承,，齒輪箱，風(fēng)電葉片,，工業(yè)內(nèi)窺鏡,，光譜儀。
風(fēng)電能源作為綠色,、環(huán)保的清潔能源,，在近20年中在中國(guó)大量推廣和廣泛的應(yīng)用，風(fēng)電,、太陽(yáng)能新能源逐漸的代替了傳統(tǒng)的火力和核能等高危,、高污染能源發(fā)電。加上政府的周期性資金補(bǔ)貼,，也促進(jìn)了風(fēng)電新能源蓬勃發(fā)展,。與此同時(shí)，由于風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的地理位置比較偏僻,，以及惡劣的使用環(huán)境和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),，高空作業(yè)危險(xiǎn)性比較大，也造成了風(fēng)電設(shè)備的運(yùn)維異常困難,。近幾年全國(guó)大量的風(fēng)電場(chǎng)都過(guò)了5年廠家保修期,，所以齒輪箱型設(shè)備在常規(guī)定檢及維護(hù)中就變得尤為重要。
風(fēng)力渦輪機(jī)的設(shè)計(jì)壽命只有20年,，渦輪機(jī)的變速箱,、軸承、葉片和其它所有部件都需要定期檢查,。在整個(gè)風(fēng)電機(jī)組中,，風(fēng)電齒輪箱的成本占比較高，也是比較容易出現(xiàn)故障的地方,。在進(jìn)行風(fēng)電設(shè)備檢查時(shí),，使用圖像清新度高、便攜性好,、耐用性較高,、防油鏡頭的工業(yè)內(nèi)窺檢測(cè)齒輪箱磨損情況是好,、直觀、有效的檢測(cè)方法,。
一,、檢查齒輪箱狀態(tài)的方法有以下幾種：
（1）檢查人員進(jìn)入風(fēng)電機(jī)組內(nèi)，對(duì)齒輪箱是否有異響,、異常進(jìn)行確認(rèn),。
（2）通過(guò)奧林巴斯油品分析儀對(duì)冷卻油的抽樣檢測(cè)，對(duì)油品中所含的金屬成分進(jìn)行分析,，判斷齒輪不同部位的磨損情況,。
（3）對(duì)更換后的濾油器進(jìn)行金屬和異物的分析。
（4）根據(jù)振動(dòng)監(jiān)測(cè),，確認(rèn)是否發(fā)生異常,。
（5）采用FLIR紅外熱成像儀，確認(rèn)出現(xiàn)異常高溫的部分,。
但是以上這些檢查方法,，在齒輪箱工作時(shí)是無(wú)法進(jìn)行的。包括工業(yè)內(nèi)窺鏡檢查在內(nèi)的預(yù)警式維護(hù),，對(duì)維修時(shí)間的推斷,，經(jīng)常更換的零部件準(zhǔn)備是非常有效的。經(jīng)過(guò)以上的確認(rèn)和分析,，確定齒輪箱有異常時(shí),，采用工業(yè)內(nèi)窺鏡對(duì)齒輪箱以及冷卻散熱器的狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn),，此后定期地使用工業(yè)內(nèi)窺鏡進(jìn)行持續(xù)的檢查,，準(zhǔn)備軸承、齒輪等必要的零部件,，在齒輪箱損壞前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行零部件的更換,，把風(fēng)機(jī)停機(jī)檢修時(shí)間縮短，同時(shí)又可以提高風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電收益,。
二,、使用工業(yè)內(nèi)窺鏡檢修風(fēng)電機(jī)組的步驟和順序：
高速旋轉(zhuǎn)的高速級(jí)和接受負(fù)荷較大的行星級(jí)都相對(duì)比較容易破損，根據(jù)齒輪箱過(guò)去的狀況,，就能夠決定從哪里開(kāi)始檢查,。
（1）一般來(lái)說(shuō)高速級(jí)冷卻比較快，所以一般來(lái)說(shuō)先檢查高速部的比較多,。
（2）平行級(jí)（高速級(jí),、中速級(jí)、低速級(jí)）的齒輪可以從檢查孔直接用眼睛進(jìn)行確認(rèn),。高速軸承,、中速軸承、低速軸承則要插入內(nèi)窺鏡進(jìn)行內(nèi)窺的檢查。檢查軸承時(shí),，需要使用直視近焦的廣角鏡頭（視角120度左右）,，直徑要根據(jù)軸承的種類來(lái)決定。
（3）通過(guò)齒輪箱前方的小檢查孔可以與行星齒輪,、軸承,、齒圈、載體齒輪連接,。檢查齒圈和行星齒輪時(shí),，由于是大空間檢查，建議使用80度遠(yuǎn)焦鏡頭比較好,。此外,，因?yàn)樾行驱X輪有三個(gè)，檢查完一個(gè)后,，需要旋轉(zhuǎn)一下風(fēng)電葉片,，從檢查孔找到下一個(gè)行星齒輪的位置繼續(xù)檢查。
風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙
當(dāng)風(fēng)力渦輪機(jī)給發(fā)電機(jī)傳送一個(gè)直徑為50~150米的旋轉(zhuǎn)力時(shí),，風(fēng)電齒輪箱必須承受巨大壓力,，風(fēng)電齒輪箱自然需要檢測(cè)和維護(hù)。
齒輪箱
三,、風(fēng)機(jī)內(nèi)部軸承的檢測(cè)
（1）高速軸承
由于高速軸承的高速旋轉(zhuǎn),，一旦一個(gè)軸承的滾柱發(fā)生破裂，可能導(dǎo)致齒輪箱其他部位的損壞,，甚至導(dǎo)致整個(gè)齒輪箱都需要更換,。工業(yè)視頻內(nèi)窺鏡能夠進(jìn)入到軸承滾柱的縫隙，來(lái)檢查和記錄滾柱,、內(nèi)圈和外圈表面的微小裂紋,。
（2）中速軸承
中速軸位于高速和低速軸之間，由位于軸前后兩側(cè)的中速軸承提供,。這些軸承可能受到上面所提及的高速軸承相同的因素?fù)p害,。
（3）行星齒輪軸承
盡管轉(zhuǎn)速只有20~30轉(zhuǎn)/分鐘，行星齒輪常遭受不容忽視的空氣湍流的壓力,。因此,，行星齒輪軸承和行星齒輪都需要用內(nèi)窺鏡來(lái)觀察和檢測(cè)。
軸承損壞圖片
四,、風(fēng)機(jī)齒輪箱檢測(cè)
齒輪持續(xù)的風(fēng)力運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致齒輪的老化和磨損,，使用工業(yè)內(nèi)窺鏡檢查齒輪的損壞位置和損壞程度就顯得非常重要。
齒輪箱內(nèi)部圖片
配備了120側(cè)視近焦鏡頭的IPLEX GL工業(yè)視頻內(nèi)窺鏡非常有助于齒輪的檢查,。
風(fēng)力發(fā)電增速機(jī)具有效率高,、體積小,、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊,、傳遞功率大,、負(fù)載能力高、傳動(dòng)比范圍大的特點(diǎn),。行星輪系布置緊湊,，齒輪箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各部件關(guān)聯(lián)度高,。箱體是封閉式包圍結(jié)構(gòu),，齒輪箱中若有金屬顆粒或碎片,，可能導(dǎo)致齒輪嚴(yán)重磨損,，通過(guò)工業(yè)內(nèi)窺鏡觀察可以直觀的反映觀察出齒輪的磨損情況。
齒輪檢測(cè)磨損情況
高速齒面銹蝕
高速中速齒面檢測(cè)
五,、風(fēng)電葉片排水管檢測(cè)
風(fēng)電葉片的排水管檢測(cè)
風(fēng)機(jī)的排水管位于風(fēng)機(jī)葉片的末端,，在高寒冷地區(qū)的冬天，排水管道中的水凍結(jié)后形成冰,，容易造成體積膨脹,，后導(dǎo)致在排水管上形成裂縫，造成葉片運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中發(fā)生異響,，產(chǎn)生安全隱患,。一般風(fēng)機(jī)葉片的排水管直徑大都在6-8mm左右，所以推薦直徑為6mm的內(nèi)窺鏡比較適和排水檢測(cè),。
六,、風(fēng)機(jī)油品的采樣分析
就算不進(jìn)行內(nèi)窺鏡檢查也要采集油樣，對(duì)油里面含有的金屬的種類和含量進(jìn)行分析,，記錄齒輪箱狀態(tài)的變化,。特定金屬的含量增加時(shí),，就算沒(méi)有出現(xiàn)異音也可以推測(cè)正在發(fā)生磨損或破損,。根據(jù)金屬的種類，可以推測(cè)是齒輪出現(xiàn)了問(wèn)題,，還是軸承出現(xiàn)了問(wèn)題,。將尚未經(jīng)過(guò)濾油器的油作為樣本進(jìn)行采集。如果要對(duì)金屬的種類和含量進(jìn)行分析的話,，可以在現(xiàn)場(chǎng)使用奧林巴斯 X射線熒光分析儀,，只需 2分鐘左右就可以進(jìn)行分析。
首先用熒光分析儀對(duì)所含的金屬進(jìn)行分析,，再使用工業(yè)內(nèi)窺鏡對(duì)疑似出現(xiàn)問(wèn)題的部位進(jìn)行進(jìn)一步檢測(cè)工作,，這樣可以得到更好的檢測(cè)效果,。如果要對(duì)油里面除了水分和金屬以外的物質(zhì)、油的粘度等進(jìn)行分析的話,，可以將油樣送到專門(mén)的分析機(jī)構(gòu),，2周左右可以得到分析結(jié)果。
七,、內(nèi)窺檢測(cè)的價(jià)值定位
1,、對(duì)于風(fēng)電設(shè)備制造商、風(fēng)電發(fā)電企業(yè),、風(fēng)電運(yùn)維企業(yè),，定期通過(guò)內(nèi)窺鏡檢測(cè)變速箱齒輪運(yùn)行狀況，可以有效的減少災(zāi)難性事故的發(fā)生,，為了風(fēng)機(jī)能正常運(yùn)轉(zhuǎn),，對(duì)有可能發(fā)生的故障的部位，定期檢查,、保養(yǎng)和維護(hù)尤為重要,。
2、對(duì)于風(fēng)電設(shè)備制造商,、風(fēng)電發(fā)電企業(yè),、風(fēng)電運(yùn)維企業(yè)，制定標(biāo)準(zhǔn)化的檢測(cè)工藝和流程,，提供遠(yuǎn)程專業(yè)人員在線指導(dǎo)和故障診斷,，可以獲得更專業(yè)的故障診斷和評(píng)估結(jié)果，并可縮短維修和排除故障的時(shí)間,，并且能夠節(jié)省檢修成本,。
3、為后期的智能診斷專家系統(tǒng),、在線診斷系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)庫(kù)和檢測(cè)圖像素材庫(kù),。
八、IPLEX GL工業(yè)內(nèi)窺鏡解決方案
1,、設(shè)備輕巧便攜,、皮實(shí)耐用、一體化設(shè)計(jì),，鋰電池供電,。
2、高清圖像可提供清晰的檢測(cè)圖像,。
3,、無(wú)線WIFI連接和互聯(lián)網(wǎng)傳輸，可實(shí)時(shí)共享檢測(cè)圖像,，及時(shí)做出更專業(yè)性故障診斷結(jié)果,。
4,、防油鏡頭更適合在役齒輪箱檢測(cè)。
5,、白光,、黑光、紅外快速更換,，方便大空間的內(nèi)窺檢查,。
6、黑匣子功能可記錄后30分鐘圖像,，方便數(shù)據(jù)管理,、追溯。
7,、視頻標(biāo)簽功能,，可以快速一鍵找到缺陷位置。
8,、4.3寸觸屏操作和熱鍵操作,，方便高空作業(yè)。
9,、圖像比較功能,，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)有缺陷的位置。
10,、INHELP功能,，可以在線幫助和快速制作檢查報(bào)告。
九,、我們的風(fēng)電客戶群：
1,、金風(fēng)科技股份有限公司
2、南京高精傳動(dòng)設(shè)備制造集團(tuán)有限公司
3,、杭州前進(jìn)齒輪箱集團(tuán)股份有限公司
4,、重慶重齒風(fēng)電齒輪箱有限公司
5、西安熱工研究院有限公司
6,、大唐西北電力試驗(yàn)研究院
7,、甘肅電力科學(xué)研究院
8、寧夏電力科學(xué)研究院
9,、青海電科院
10,、寧夏銀星新能源股份有限公司