风电机组齿轮箱故障分析

hero9641

　　基本信息：风电机组1.5WM，齿轮箱 重齿FLR1500G，变比1:100.74
　　F0=22.54Hz
　　故障描述：
　　shaft2，planet，main1，main2 ，4个测点的时域波形均出现冲击
　　shaft2测点幅值最大
　　幅值较大的冲击间隔为2.86Hz，中间伴有5.11Hz和6.47Hz的两个较小冲击
　　目前无齿轮箱具体参数信息，推测故障位置为齿轮中间级的输出轴
请大家帮忙分析下可能是哪个部件的故障

firecat_2

来点频谱图啊

hero9641

时域波形图

wind_cms

你这图的分辨度也太低了，啥也看不清。。。
你至少能推算出来齿轮箱后两级的啮合频率吧。。。有数据么

hero9641

wind_cms 发表于 2013-6-9 13:36

                               
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你这图的分辨度也太低了，啥也看不清。。。
你至少能推算出来齿轮箱后两级的啮合频率吧。。。有数据么

高速输出级的啮合频率：28xF0
中间级啮合频率：5.7xF0
低速级啮合频率：0.89xF0

yinwei198325

通过观察振动冲击形态，可知齿面损伤的可能性较大。
LZ提及“幅值较大的冲击间隔为2.86Hz，中间伴有5.11Hz和6.47Hz的两个较小冲击”，其实只是一个冲击间隔，1/2.86=1/5.11+1/6.47，懂了吗？
这说明某一个齿轮上有2个齿存在损伤，损伤程度一大一小。（想象两把梳子错位后压在一起）
所以，现在LZ的问题只需确认2.86Hz（F0为22.54Hz）是哪根转轴的转频就行。
如果是齿轮箱平行级齿轮损伤，打开观察窗看看；实在没有齿轮箱参数，只能采取排除法了。

hero9641

yinwei198325 发表于 2013-6-9 17:43

                               
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通过观察振动冲击形态，可知齿面损伤的可能性较大。
LZ提及“幅值较大的冲击间隔为2.86Hz，中间伴有5.11Hz ...

看时域图冲击这么有规律，幅值这么大，会是断齿么
会是二级行星的齿圈和行星轮中的哪个呢，如果变比分配是5，5，4的话，我再算算

补充内容 (2013-6-12 08:05):
具体参数很难搞到，两级行星一级平行

hero9641

yinwei198325 发表于 2013-6-9 17:43

                               
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通过观察振动冲击形态，可知齿面损伤的可能性较大。
LZ提及“幅值较大的冲击间隔为2.86Hz，中间伴有5.11Hz ...

按变比5,5,4，算了下，特征频率比较接近的是一级行星的太阳轮：2.7Hz，二级行星的行星轮：2.6Hz，二级行星的内齿圈：3.3Hz
从时域图上看，二级行星部位的振动最大，个人认为这个位置的故障可能性更大
PS：按5,5,4,推算，二级行星的各个齿轮齿数都比一级的多，跟实际情况不太一致；另外，行星齿轮齿数是猜的

wind_cms

hero9641 发表于 2013-6-11 08:51

                               
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看时域图冲击这么有规律，幅值这么大，会是断齿么
会是二级行星的齿圈和行星轮中的哪个呢，如果变比分配 ...

你齿轮箱变比小数点后，只能看到两位么？有更精确的么？  

另外，假设是齿轮箱一级行星级外齿圈89个齿，太阳轮23，  二级 外齿圈109 太阳轮 27  三级平行级大轮115， 小轮28
则齿轮箱速比为100.74074， 第一行星级太阳轮频为2.59. 第二级行星轮转频为2.699.。。这只是其中一种可能性，不过大体上应该和这两个有关。
而你的中间级的啮合频率为5.7F0 不知道是否准确。

这两个是较为接近的。






你说二级齿数比一级齿数少，是指哪个轮？有什么依据么？


补充内容 (2013-6-14 10:38):
我倒是见过许多一级齿圈齿数大于二级齿圈齿数的，也见过不少二级多于一级的。所以没有直接关系。

补充内容 (2013-6-14 12:24):


如果按胥工刚才的111－ 27。 102－27。99－24推断，其变比为100.7315， 如果是这变比，齿轮箱上该写的变比为100.73， 而不是100.74

yinwei198325

wind_cms 发表于 2013-6-13 12:56

                               
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你齿轮箱变比小数点后，只能看到两位么？有更精确的么？  

另外，假设是齿轮箱一级行星级外齿圈89个 ...

转速比真的很像！
根据以上假设的齿轮参数，对应F0为22.54Hz时，推导出一级太阳轮和二级行星轮的故障特征频率分别为2.61Hz、2.90Hz，尤其是2.90Hz与LZ困惑的2.86H非常接近。
但是，对应高速级、中间级、低速级的啮合频率分别是631.40Hz（28xF0）、118.81Hz（5.27xF0）、19.92Hz（0.88xF0）。
好像只差中间级的啮合频率5.7xF0对应不上了，呵呵

firecat_2

我认为你从头给的信息就是有些问题，甚至是错误的

1、你的频谱图中的Cd1 根本不是发电机转速，那是一级行星轮啮合频率，他前面那条才是发电机转速。
2、你的频谱图和时域图的坐标用的都有问题，以后需要加强！
3、两级行星轮齿轮箱内齿圈齿数一般都过百了，作为第一条的辅证。
4、22.5是一级内齿圈啮合频率，从你采集的时域图来看机组运行稳定，那么我认为这个时刻是机组刚刚并网的阶段，这个阶段运行转速稳定在1200转左右很长一段时间，因此发电机转速应该在1200RPM左右，也就是20Hz，你量量你的22.5前面那根频率，应该是这样。
5、那么这样的话一级内齿圈应该是111或者112个齿左右。
6、高速轴小齿应该是23个齿而不是28个
7、中间级啮合频率应该是4.5*F0
8、低速级啮合频率是1.12*F0
9，变比估计的没有错，5、5、4，但是可以更加细化一些，这里有两个原则：一级变比肯定大于二级，两级行星轮的太阳齿相同。那么可以假设为5.1 、4.8、4.1这样的变比，第二为小数点数可以在分析的时候酌情增减。
10、按照以上推论，一级变比后一级太阳轮转速1.01Hz，二级太阳轮转速4.8Hz左右，2.86Hz仅有可能是二级行星轮的转速。
11、那么我们再这样推断，4.8的变比，那么是这样的来的 变比=（二级内齿圈齿数/二级太阳轮齿数+1），也就是说二级内齿圈齿数大概是二级太阳轮的3.8倍。
12、根据齿轮箱模数的原理，（内齿圈齿数-太阳轮齿数）/2=行星轮齿数   那么也就得到二级行星轮齿数为1.4倍二级太阳轮齿数。
13、在根据一级内齿圈齿数112，变比5.1，推断一级太阳轮齿数27个，那么二级太阳轮齿数也是27个
14，推断得到二级行星轮齿数37个，二级内齿圈齿数103。
15、这样通过以上的转速以及齿数信息得到二级行星轮绝对转速1.8Hz，相对内齿圈转速2.84Hz

那么这个故障应该断定为二级行星轮故障！

wind_cms

firecat_2 发表于 2013-6-14 09:56

                               
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我认为你从头给的信息就是有些问题，甚至是错误的

1、你的频谱图中的Cd1 根本不是发电机转速，那是一级行 ...

但是按照你的假设和推理， 一级齿圈112，太阳轮27， 二级齿圈103， 太阳轮27， 三级小轮23， 这样你是找不到一个合适的整数作为三级大轮齿数的，得不到100.74的变比。
所以肯定是有问题的。

　　楼主有更清晰的图谱让大家看一下么?

firecat_2

wind_cms 发表于 2013-6-14 10:30

                               
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但是按照你的假设和推理， 一级齿圈112，太阳轮27， 二级齿圈103， 太阳轮27， 三级小轮23， 这样你是找 ...

以上结论都是估计的值，如要准确值还要再分析。但齿数应该就在这附近了。

firecat_2

我仔细算了一下，如果是111－ 27。 102－27。99－24。应该是准确结果！

hero9641

firecat_2 发表于 2013-6-14 09:56

                               
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我认为你从头给的信息就是有些问题，甚至是错误的

1、你的频谱图中的Cd1 根本不是发电机转速，那是一级行 ...

胥工
齿轮箱测点的图谱，有的机组一级啮合频率和转频是比较接近，所以有的时候会有迷惑性
我是从发电机测点的链接谱中找到的F0，所以没问题的