风电机组齿轮箱渗漏油问题的处理实践
2018-11-19
陶钢正，等
（龙源风电青年运维技术创新）
引言
设备渗漏油是机械行业中存在的一个典型问题，带润滑的工业设备容易产生跑、冒、滴、漏等问题。双馈式风力发电机组采用齿轮箱作为机组增速传动部件，在长期运行中齿轮箱亦存在渗漏油现象。
齿轮箱渗漏油，造成油液的大量损耗，不但增加维护成本，而且长期渗漏油容易造成齿轮箱正常使用所需油量不足，引起润滑不足、散热清洁不良等，进而造成齿轮箱损坏，严重影响机组健康；另外油液的积存遇有火星或温度过高的情况下易引发火灾事故，严重影响机组安全。故此对风电机组齿轮箱渗漏油情况应该引起高度重视，并及时处理。
1 齿轮箱渗漏油情况介绍
某风电公司机组安装有齿轮箱的风机台数为148台，分两批次投产，Z早投运年限为2006年2月。通过检查发现其中有渗漏油问题的风机台数为64台。漏油现象如下图所示。
下图为上述风电公司64台机组齿轮箱具体渗漏部位及机组投运年限情况统计。其中可看出渗漏油Z严重部位为各结合面，其次为油分配器接口齿轮箱上盖板位置。同时根据投运年限可看出，在投运五年时间左右各管路及接口处开始出现渗漏，在投运七年时间左右各结合面开始出现渗漏。
另外，根据综合调研结果反馈，发现存在齿轮箱渗漏油问题的机组类型涉及几乎所有品牌及型号的风电机组，其中国产机组渗漏油情况比国外品牌机组严重，小功率机组渗漏油情况比大功率机组严重，投运时间长的机组比时间短的机组情况严重。
2 齿轮箱渗漏油主要部位及原因分析
齿轮箱是风电机组中使用油量Z多、润滑油路Z复杂、密封要求Z高的部分，因此齿轮箱部分的渗漏油位置相对较多、渗漏原因较多、处理方法较繁杂、处理要求也比较高。
2.1典型渗漏油部位
（1）高速轴端盖处渗漏油。此处渗漏油主要是甩油盘甩上来的油回流不够及时、密封效果差造成。
（2）低速轴端盖处渗漏油。低速轴端出现渗漏油情况一般是密封件老化或磨损导致，或者是齿轮箱内油量过多，静止状态油位高出低速轴端盖下沿导致渗漏。
（3）油路分配器及各管接头处渗漏油。此处渗漏油一般是安装不当，或者密封未处理好造成。
（4）油管渗油问题。一般由油管老化或质量不过关引起。
（5）壳体渗漏油或大齿圈与壳体结合面渗漏油。壳体渗漏油一般由箱体砂眼或者结合面密封不严造成。
（6）大齿圈销钉孔处渗漏油。此处为结合面渗出或者原始缺陷造成。
（7）电加热器、观察孔盖板等贴合面处渗漏油。一般因安装不当或密封失效造成。
2.2齿轮箱渗漏油原因分析
（1）设计方面的原因
齿轮箱渗漏油的主要原因之一，是由于不合理的设计所造成的。设计人员由于忽视密封技术的特殊性，以致设计密封结构不合理而造成泄漏。其表现为密封结构的设计方案与工作压力、工作温度、介质特性、环境条件不相适应。
1）没有合理的回油通路，使回油路不畅造成设备渗漏油。
设计中未考虑通气、回油、导液装置等措施，如应该设置回油迷宫槽的地方没有设置等；有的回油孔位置不对或孔过小，容易发生被污物堵塞，回油不畅而出现漏油，需要做扩孔或者清理处理。
2）密封件与使用条件不相适应，造成设备渗漏油现象。
在设计密封结构时不注意防腐、防振、均压、疏导措施，只是片面考虑封堵；箱体上的螺钉孔设计成通孔，又没有密封措施；箱体盖处没有采取相应的密封垫；转轴与箱体孔的配合关系不合理、间隙过大；密封圈与轴配合的过盈量不符合标准要求；密封槽设计不合理等情况，另外，密封件的材质与油液的适应性、密封件的承压能力与油液工作压力的适应性不好等，都将造成漏油现象。
（2）制造方面的原因
这是造成渗漏的重要原因之一。其中主要是加工精度和表面粗糙度等问题。如对需要进行磨削处理的地方，只采用了车削的方式，造成加工处的表面粗糙度不符合要求，而产生泄漏；对铸件中经常会出现砂眼、气孔、裂纹、组织疏松等缺陷，如果没有采取预防措施，在设备使用过程中，这些缺陷往往就是产生渗漏油的根源。
（3）设备安装方面的原因
设备安装的质量对渗漏也有较大影响，在实际工作中，设备安装人员不按照正确的装配工艺进行装配，或者设备安装人员安装方法不正确，装配错误，或者是装配工艺混乱等等都很容易造成设备投入使用后发生泄漏现象。而且设备安装人员在进行装配作业时，如对应该进行轻轻敲击的地方野蛮操作，会造成设备由于个别部位被损坏而发生漏油。由于安装人员不注意设备工作原理或忽视图纸技术要求，将骨架油封等密封件装反，则必将导致泄漏现象。
（4）由缺陷和损坏方面的原因
1）塑料油管、胶管、塑料管接头，寿命短，会出现材料老化现象，如果发现不及时，易发生油管、管接头破裂故障。
2）当油管采用金属接头时，连接处密封方式失效引起渗漏油。
3）密封圈长期使用后，摩擦、磨损、老化会使其丧失密封性能；转轴与套之间由于磨损，使其间隙增大，从而引起渗漏油现象。
4）端面密封结合面处平面度超差、表面粗糙度太大或者变形，使结合面贴合不严密，从而引起渗漏油现象。
5）铸造零件质量不合要求，出现砂眼、气孔、裂纹、组织疏松等缺陷，从而出现渗漏油现象。
对于上述原因引起的渗漏油，对此需要经常检查，发现问题及时更换或者修补处理。
（5）操作、维修不当方面的原因
操作不当，维护不周到是设备渗漏油的Z直接原因。如加油过多，使风电机组齿轮箱齿轮全部浸于油液中，当齿轮旋转时，箱内压力升高而导致漏油；或者通气孔阻塞而未处理，填料密封压盖未压紧，且在出现微漏时不及时处理，密封元件损坏后更换不及时，导致渗漏变成大泄漏；不正确使用各种密封件、密封胶，减速机上下箱结合面处有油漆、毛刺、杂质或碰伤，使结合面贴合不严，设备密封后密封胶没有上强度就使用设备，这些均会造成渗漏油问题产生。
3 典型渗漏油位置封漏处理方法
3.1齿轮箱大齿圈及定位销渗漏油处理
（1）清洁处理。
首先使用抹布对齿轮箱低速端定位销及大齿圈部位的油迹进行表面清除。清洁完毕后，再使用LPS-F104除油剂进行清洗，Z后使用抹布再次进行清洁。
（2）除漆处理
使用Permatax清除剂进行除漆工作。首先进行定位销部的喷涂，再进行大齿圈部位的喷涂，主要避免清除剂用量不均造成清除剂的流动，从而较大面积的油漆被清除剂反应、溶解。建议喷涂距离为5－10cm。
待清除剂与油漆反应5-10分钟后，使用铲刀清除大齿圈结合面及定位销孔表面的油漆。
对于铲刀不能够完全去除的油漆，接下来可使用钢丝刷清除残留油漆。
（a）销钉孔清洗剂喷涂
（b）贴合面清洗剂喷涂
（c）刮除
（d）清理
（3）再次清洁
将油漆去除干净后，使用LPSF-104去油剂对销孔内部油漆颗粒、齿轮油油污等进行清洗。
（4）结构胶涂抹
使用Plexus MA310结构胶进行两个部位涂抹工作。涂抹应尽快完成，避免结构胶因固化时间不同影响后面双组份密封胶的涂抹效果。使用结构胶枪沿大齿圈及定位销孔部位均匀挤出结构胶，将结构胶沿大齿圈涂抹均匀，保证结构胶能够完全密封结合面及定位销孔。
（a）销孔涂结构胶
（b）贴合面涂结构胶
（5）双组份弹性密封胶涂抹
MA310结构胶固化时间约为10-15分钟，待结构胶固化后，可进行双组份弹性密封胶的配比及涂抹工作。
可使用一次性纸杯进行配比工作，然后秤取双组分中的主剂和固化剂，在加入固化剂的过程应缓慢均匀（见图6），保证主剂及固化剂的混合比例，使用干净腻子刀或其他工具将两种密封剂均匀混合1分钟后，迅速对大齿圈结合面及定位销孔部位进行涂抹。建议混合后在5分钟内涂抹完毕。涂抹仍按照大齿圈结合面及定位销孔结构胶涂抹的位置进行。
（6）补漆
等待40分钟后，即双组份密封胶固化后，使用蓝色自喷漆对齿轮箱大齿圈及销孔部位处进行补漆。
3.2齿轮箱分配器油管接头渗漏油处理
（1）清洁处理
使用扳手拆除齿轮箱分配器漏油油管接头，使用LPSF-104去油剂清洁油管接头及两通接头（油管侧），再使用干净抹布进行清洁。
（2）重新装配
清洁后，使用相应开口扳手进行紧固。紧固完毕后，启动齿轮油泵10分钟，检查接口是否存在漏油情况。如不漏油，则处理完毕。
（3）涂抹螺纹密封胶
如上述步骤后油管接头仍存在漏油情况，则重新清洗清洁管接头及两通接头，进行涂抹Permatex管螺纹密封胶。在两通接头前端3个螺纹上进行涂抹Permatex螺纹密封胶，涂抹完毕后进行紧固，紧固后使用自喷漆进行补漆。
等待螺纹密封胶固化4小时后可启动风电机组，后续可对接头部位进行漏油检查，如仍发生渗漏，建议将两通及油管进行整体更换。
3.3齿轮箱观察孔盖板及透气帽渗漏油处理
（1）清洁处理
使用扳手将盖板拆下，清除法兰表面难道残留胶体、油漆颗粒等，并用铲刀铲掉。在将齿轮箱上盖板法兰面清除干净，并使用LPS-F104除油剂清洗2个法兰面，并清洗连接螺栓螺纹。建议不涂螺纹锁固胶，因为要经常拆卸观察齿轮箱齿轮运行情况。
（2）涂抹密封胶
在齿轮箱上法兰面进行涂抹Permatex平面密封胶。
（3）稳固回装
涂抹完毕后，将盖板从上而下对准螺栓孔，慢慢将盖板与齿轮箱法兰面贴合，贴合后，应避免盖板的水平位移，避免涂抹的平面密封胶出现断裂等情况。将所有紧固螺栓选入螺栓孔，并沿对角方向进行紧固，拧紧。
（4）补漆
Z后对螺栓表面油漆脱落部分进行补漆。
3.4齿轮箱底部磁性螺栓部位渗漏油处理
使用扳手拧紧磁性螺栓，拧紧后使用LPSF-104去油剂对表面进行清洗，清洗后再使用抹布擦拭干净。使用Permatex堵漏喷雾剂喷涂磁性螺栓表面，待堵漏喷雾剂固化2分钟后，进行第二次喷涂工作，喷雾剂工作共持续三次，待堵漏喷雾剂固化1小时后可启动风机。
4 效果验证
在实施密封处理方案之后，在大齿圈结合面处等处在近一年的时间内无异常情况，效果较好，后期出现在未修补之处出现少量渗漏现象。
通过结合风电场现场反馈知道，在堵漏的同时，在齿轮箱底部加装活动式可放油的接油盘，将堵漏后微量渗油进行接引，半年时间进行定期清理，则能有效避免渗漏油污染机舱及环境，较好地解决齿轮箱渗漏问题。
6 结论
通过防油、密封胶剂堵漏这种处理渗漏油的方式，在短时间内可以达到较明显的堵漏效果，但从长远来说并没有从根本上解决渗漏之源。另外，此种处理方案效果依赖于进行处理的操作人员工艺控制水平及所用材料性能，同时操作时胶剂受环境温度限制。在堵漏的同时，通过加装活动式可放油的接油盘，定期清理，堵防结合，则能较好地解决齿轮箱渗漏问题。
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