近期，山西某風電場發(fā)生2臺2.0MW風電機組（2017年投產(chǎn)）偏航大齒和驅(qū)動齒斷裂事件。

　　一、故障原因分析
　　1.直接原因
　　結(jié)合《山西某風電項目2.0MW機組偏航大齒及驅(qū)動齒斷裂故障分析報告》（詳見附件）及區(qū)域內(nèi)其他風場已發(fā)生類似故障情況分析，故障發(fā)生的直接原因是：偏航驅(qū)動系統(tǒng)由4臺偏航驅(qū)動器組成，正常情況下同步轉(zhuǎn)動機艙使風輪掃掠面與風向保持垂直。其中1臺偏航驅(qū)動器因偏航驅(qū)動抱閘失效，制動盤被抱死導致偏航驅(qū)動無法轉(zhuǎn)動；而其他三個偏航驅(qū)動器仍在正常推動偏航大齒圈偏航對風，使得偏航減速器小齒輪與偏航大齒圈之間發(fā)生擠壓，致使偏航大齒和驅(qū)動齒發(fā)生斷裂。
　　2.間接原因
　?。?）偏航卡鉗漏油及偏航大齒潤滑脂脫落，污染卡鉗剎車片和偏航剎車盤，導致摩擦力降低，大風情況下制動力不足，機艙出現(xiàn)“滑移”，反作用到偏航驅(qū)動器抱閘，導致抱閘剎車片磨損加劇，使其失效。
　　（2）情況下，機艙“滑移”，導致偏航大齒與驅(qū)動齒沖擊，最終出現(xiàn)裂紋或斷裂情況。
　　3.其他原因
　　偏航驅(qū)動器變速箱缺油也會使得齒輪傳動出現(xiàn)故障，偏航電機轉(zhuǎn)速變慢或鎖死，使得驅(qū)動器小齒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(nèi)容
　　1.全面排查偏航驅(qū)動器抱閘開合情況，確保每臺驅(qū)動器在通電后能正常將摩擦片和制動盤脫離。
　　2.全面排查偏航驅(qū)動器變速箱油位及潤滑情況，確保每臺驅(qū)動器潤滑正常。
　　3.全面排查偏航卡鉗漏油情況，及時處理。
　　4.偏航剎車盤按維護要求保持清潔，不許存在油污污染；集油盤安裝到位。
　　5.完善風機巡檢及定檢維護項目，及時發(fā)現(xiàn)、處理偏航驅(qū)動器抱閘失效、變速箱缺油、偏航卡鉗漏油及偏航齒圈潤滑脂脫落問題。

　　附件：山西某風電場2.0MW機組偏航大齒及驅(qū)動齒斷裂故障分析報告

　　一　質(zhì)量調(diào)查
　　（一）檢查內(nèi)容及目的
　　1、檢查驅(qū)動電機工作是否有效，是否存在部分電機不工作，三拖一或者二拖二等問題；
　　2、檢查驅(qū)動電機抱閘是否有效工作，是否存在卡死現(xiàn)象或自由狀態(tài)，存在拖動或者不能對機艙進行有效鎖定；
　　3、檢查驅(qū)動減速器、偏航卡鉗、偏航潤滑是否存在漏油、漏脂污染剎車盤、剎車片，導致偏航卡鉗摩擦力降低，不能有效鎖定機艙；
　　4、檢查驅(qū)動齒與偏航大齒嚙合情況，是否存在偏載，齒系嚙合是否均勻、平穩(wěn)；(50bar背壓實驗?zāi)M風機負載工作)
　　5、現(xiàn)場數(shù)據(jù)調(diào)查，主要對現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)（buffer/NCR等）進行檢查梳理，以找出相似共性問題；
　　6、偏航系統(tǒng)時序及相關(guān)參數(shù)設(shè)定復(fù)核工作；
　　7、調(diào)查問題風機的運行環(huán)境，對比無問題風機進行比較。
　?。ǘ?3#風機檢測

　　偏航大齒齒頂有裂紋，偏航驅(qū)動發(fā)生斷齒。
　　1、4個偏航驅(qū)動電機抱閘失效；
　　2、驅(qū)動電機均為江西特種電機；
　　3、偏航剎車盤油污污染嚴重；
　　4、偏航卡鉗存在內(nèi)部漏油的可能，需要現(xiàn)場進一步確認；
　　5、以上為右側(cè)受力，齒面與豎端面接觸基本全部斷裂。
　?。ㄈ?6#風機檢測

　　偏航大齒和驅(qū)動齒均有斷裂。
　　調(diào)查顯示：
　　1、偏航卡鉗、剎車盤有明顯油污；
　　2、偏航驅(qū)動剎車全部失效；
　　3、偏航卡鉗存在內(nèi)部漏油的可能，需要現(xiàn)場進一步確認。
　　（四）NCR統(tǒng)計分析
　　以上發(fā)生問題機組，在歷年NCR報告中，對偏航系統(tǒng)問題進行刷選、梳理，可以大致看到一個順序：偏航卡鉗漏油——偏航驅(qū)動剎車片磨損——偏航驅(qū)動斷齒&偏航大齒圈斷齒。
　?。ㄎ澹┈F(xiàn)場地理環(huán)境
　　從地理環(huán)境調(diào)查來看，發(fā)生偏航斷齒風場全部為山地環(huán)境，大部分機組位置處于山丘環(huán)繞地帶，機組運行時，特別是大風情況下，湍流較為嚴重；而此類風場中處于相對平緩地帶的機組，目前未發(fā)現(xiàn)偏航斷齒機組。以上調(diào)查可以間接推斷，山地風場的湍流情況對機組運行存在一定影響。

　　三、技術(shù)分析
　　（一）偏航卡鉗、偏航大齒、偏航剎車盤分析
　　從現(xiàn)場實際調(diào)查，可以發(fā)現(xiàn)偏航卡鉗漏油、偏航大齒表面潤滑脂都存在污染偏航剎車盤及剎車片情況；剎車片和剎車盤的污染會極大降低偏航制動力的保持，大風情況下極易產(chǎn)生機艙的“滑移”；機艙“滑移”對偏航驅(qū)動和偏航齒圈存在較大的沖擊，容易導致齒面受力超過設(shè)計安全裕度。
　?。ǘ┢津?qū)動抱閘失效分析
　　偏航驅(qū)動包括驅(qū)動電機、減速器及驅(qū)動齒；實際機組檢查發(fā)現(xiàn)，風機存在驅(qū)動電機內(nèi)部剎車片磨損嚴重，以及部分抱閘24V整流橋失效現(xiàn)象。抱閘不能分開，會導致電機被動拖動，加劇驅(qū)動齒與齒圈受力；抱閘因摩擦片磨損，摩擦力不夠，會導致機艙大風情況下“滑移”產(chǎn)生沖擊，都會對大齒和驅(qū)動齒產(chǎn)生增益影響。
　　（三）偏航驅(qū)動與偏航齒圈嚙合分析
　　1、驅(qū)動齒與偏航大齒嚙合重合度為1.351，即35.1%時間內(nèi)有2對齒參加偏航力的傳動，如下圖：

　　2、從軟件仿真看，偏航大齒齒頂部位是參加嚙合的，此時為2對齒同時參加，如下圖：

　　3、正反偏航受力

　?。ㄋ模?shù)據(jù)分析
　　分析機組之前buffer數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，大風天氣中，機艙在沒有偏航動作的情況下機艙位置發(fā)生了變化；

　　五）偏航軟啟整定值T—STOP時間設(shè)置
　　從廠家提供的產(chǎn)品說明書中可以明確，T—STOP時間設(shè)定為0s；在偏航系統(tǒng)時序控制中，偏航停止的時序是停止信號給出后，偏航卡鉗液壓剎車半壓剎車3-5s，然后全壓剎車；偏航驅(qū)動在停止信號給出后，延時3-5s動作（以上時間參數(shù)需要結(jié)合現(xiàn)場主控版本對應(yīng)來看）；而現(xiàn)場如果T—STOP時間設(shè)定超過以上時間，就會導致偏航驅(qū)動剎車情況下電機還未停止，加速剎車片的磨損。（C風場的驅(qū)動磨損主要原因就是T—STOP為6S）
　?。┢渌a充說明
　　之前的調(diào)查分析中，已完成偏航頻次、偏航動作時序（軟件內(nèi)部參數(shù)與硬件設(shè)置不同），偏航策略的核實、優(yōu)化，確認目前不存在明顯異?，F(xiàn)象。
　?。ㄆ撸┚C合分析
　　1、風機偏航問題基本邏輯如下：

　　1）偏航卡鉗漏油及偏航大齒潤滑脂滴落，污染卡鉗剎車片和偏航剎車盤，導致摩擦力降低，大風情況下制動力不足，風機出現(xiàn)“滑移”；
　　2）機組在沒有偏航動作情況下出現(xiàn)“滑移”，反作用到偏航驅(qū)動電機抱閘，導致電機抱閘剎車片磨損加劇，使其失效；
　　3）機組制動力來自偏航卡鉗和4個驅(qū)動電機抱閘；驅(qū)動電機抱閘的失效，進一步降低機組制動效果，形成惡性循環(huán)，加劇機組“滑移”；
　　4）機艙“滑移”導致偏航軸承大齒與驅(qū)動齒頻繁撞擊；
　　5）一般情況下，由于驅(qū)動齒表明硬度高于偏航大齒，考慮到現(xiàn)場山地湍流對機艙翹頭的影響（機艙翹頭影響驅(qū)動齒與偏航齒系嚙合，存在偏載現(xiàn)象），以及通過仿真計算得出正向偏航頻次、載荷高于反向偏航情況，長時間處于這種帶病運行狀態(tài)下，機組容易出現(xiàn)偏航大齒左齒頂端裂紋；
　　6）情況下，機艙“滑移”，導致偏航大齒與驅(qū)動齒沖擊，產(chǎn)生低周疲勞及瞬間載荷超過設(shè)計安全裕度，驅(qū)動齒齒根部位晶界殘留對其疲勞強度的影響，導致驅(qū)動齒根部發(fā)生斷裂，其斷裂碎屑夾雜到齒系嚙合之間，形成擠壓效果，最終發(fā)生驅(qū)動齒與大齒同時斷裂。
　　四、故障結(jié)論
　　1、偏航問題可以分為兩種情況；其一，一般情況下，偏航大齒左頂端出現(xiàn)裂紋；其二，情況下，偏航大齒及驅(qū)動齒斷裂情況。
　　2、偏航大齒左頂端裂紋；主要原因為，偏航卡鉗漏油、偏航剎車盤潤滑脂滴落污染偏航卡鉗剎車片和偏航大盤；導致機艙鎖定摩擦力降低，大風情況下機艙“滑移”，使驅(qū)動電機剎車磨損，進一步加劇偏航保持力降低；機艙“滑移”進一步加劇，導致偏航大齒與驅(qū)動齒頻繁撞擊；由于驅(qū)動齒表明硬度高于偏航大齒，考慮到現(xiàn)場山地湍流對機艙翹頭的影響（機艙翹頭影響驅(qū)動齒與偏航齒系嚙合，存在偏載現(xiàn)象），以及通過仿真計算得出正向偏航頻次、載荷高于反向偏航情況，長時間處于這種帶病運行狀態(tài)下，機組容易出現(xiàn)偏航大齒左齒頂端裂紋；
　　3、偏航大齒及驅(qū)動齒斷裂原因：情況下，機艙“滑移”，導致偏航大齒與驅(qū)動齒沖擊，產(chǎn)生低周疲勞及瞬間載荷超過設(shè)計安全裕度，驅(qū)動齒齒根部位晶界殘留對其疲勞強度的影響，導致驅(qū)動齒根部發(fā)生斷裂，其斷裂碎屑夾雜到齒系嚙合之間，形成擠壓效果，最終發(fā)生驅(qū)動齒與大齒同時斷裂。
　　4、補充說明，偏航卡鉗與偏航驅(qū)動剎車是共同保持機艙穩(wěn)定的設(shè)備，其擔負的載荷比約為6：4；目前發(fā)現(xiàn)的表層原因為偏航驅(qū)動剎車失效，及40%機艙保持力喪失，導致大風情況下機艙“滑移”，大小齒頻繁撞擊，最終出現(xiàn)裂紋或者斷齒情況。進一步分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場存在偏航軟啟T-STOP時間參數(shù)設(shè)置問題（具體原因前面已經(jīng)分析，此處不再贅述）。
　　五、后續(xù)整改措施
　　1、現(xiàn)場需要全面排查卡鉗漏油情況，及時處理（重點關(guān)注卡鉗密封圈更換、剎車片更換、油缸活塞如有卡澀必需更換、油品不合格必需更換）；
　　2、偏航剎車盤必需按照維護要求保持清潔，不允許存在油污污染；
　　3、集油盤安裝工作必需到位；
　　4、現(xiàn)場需要全面排查驅(qū)動電機抱閘有效性；及時、全面統(tǒng)計出現(xiàn)場電機抱閘的型號，工服內(nèi)部盡快進行物料號的申請與采購工作；現(xiàn)場及時更換；
　　5、對全場機組偏航驅(qū)動與偏航軸承齒系嚙合進行復(fù)測工作，如有問題，及時整改；
　　6、現(xiàn)場做好巡查計劃，保證可以及時發(fā)現(xiàn)、處理偏航卡鉗漏油及偏航齒圈潤滑脂滴落問題；
　　7、檢查、核對包括偏航軟啟在內(nèi)的機組所有硬件整定值設(shè)置。

（來源：電力安全生產(chǎn)）