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5MW引领 稳步驶入海上风电“快车道”

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-07-07  浏览次数:2860

  “十三五”期间,我国海上风电进入发展“快车道”,如今已跻身全球海上风电前三甲。海上风电正逐步走向深海、远海,离岸距离和水深的增加也对海上风电机组的研发、制造、安装运维、相关装备制造等环节提出了更高的要求。在“2019中国海上风电工程技术大会”中,国家能源局新能源和可再生能源司王大鹏处长指出,我国海上风电在风电机设备方面5MW已经成为项目招标主流机型,7MW已经实现商业化运行,10MW风电也正在加快国产化进程。

  重庆齿轮箱有限责任公司(以下简称重齿公司)隶属于中国船舶集团有限公司,是一家拥有20多年风力发电主齿轮箱和偏航变桨齿轮箱的专业齿轮箱研发企业。公司拥有国家认定的企业技术中心和博士后流动站,是国内最早从事风力发电齿轮箱研制的专业化企业之一。5MW增速齿轮箱样机于2012年挂机,经5年平稳运行后开始批量装机。

图1

重齿5MW齿轮箱

  齿轮箱具有结构紧凑、高可靠性、高可维护性、高互换性等特点,技术人员攻坚克难,在产品设计、加工制造、装配测试方面开展了以下创新:

  1.行星轴承与齿轮一体化

  为了解决风电增速箱行星轮内孔与轴承外圈在运转过程中“打滑”现象,现大功率风电增速箱中采用行星轮内孔无轴承外圈设计。在加工时,针对滚道高精度加工要求,通过工艺攻关,突破了难关,现已推广利用到2.5MW、3MW等产品的行星轮加工中。在装配过程中,通过采用轴承吊钩和定制专用组合夹具来避免行星轮轴承装配损伤的问题,并形成发明专利成果一项。

  2.箱体、齿圈之间的互换性

  传统机加工中,内齿圈和箱体的连接采用的是同钻铰工艺,同一零件之间不具备互换性,定位精度差,对生产安排、装配、售后维修都极为不便。由于零件直径大、销孔数量多、薄壁刚性差等因素,销孔位置精度始终未达到技术要求。为此,技术团队多角度探寻问题,运用PDCA质量循环方法,有针对性地采取了一系列措施,最终成功攻克了这一加工技术难题。

  3.塔上齿轮箱维修性

  设计开发初始,对于塔上维修性能进行了充分的研究,巧妙独特的结构设计,可以将整个输出轴连同轴承等附件拆除进行更换,避免输出轴失效而下塔维修,此外后箱体采用上下分型设计,可以较好实现塔上开箱维修。

  4.齿轮低振动控制技术

  建立齿轮箱整机传动模型,运用仿真软件优化,通过综合考虑轴承游隙、箱体行星架变形、齿轮接触、温升等,多轮优化了齿轮箱的传递误差和振动加速度, 产品经第三方重庆大学和西马力(北京)仪器有限公司测试,各项指标满足设计要求,产品振动值稳定在标准值的70%左右,性能优异。

图2

整机模型

  5.加速疲劳及其低温试验

  对5MW齿轮箱箱体进行加速疲劳试验(备注:等效25年载荷谱),对被试齿轮箱温度、油压、振动、油液颗粒等多维度的检测分析,成功验证了齿轮箱温度、压力均满足设计要求,振动符合VDI3834。低温试验通过对齿轮箱各测点的油温、压力的检测分析,成功验证了在环境温度-30℃,油温-5℃时,齿轮箱及润滑系统均可正常启动,满足客户控制要求。试验后的拆检结果证实了齿轮箱各级齿面和轴承运行良好,充分满足齿轮箱25年设计可靠性要求,通过了CCS认证并获得了客户的一致好评。

图3

加速疲劳试验台位

图4

低温实验室

  目前,在5MW工程经验的积累上,重齿公司已协同主机厂完成10MW级机组齿轮箱设计工作,在未来三年将产品逐步推向市场,进一步为重齿公司驶入海上风电发展“快车道”助力护航!

 
 
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