提高风力发电机组齿轮箱的可靠性[外文翻译].rar

摘要
本文介绍一种由美国的科罗拉多州的国家可再生能源实验室（NREL）最早研究的，用来改善风力发电机变速箱可靠性的新的研究和发展倡议。该方法涉及到了国家可再生能源实验室的工作人员、专家顾问和那些工作在风能产业中而且有兴趣改善变速箱可靠性的合作伙伴，由他们共同协作完成。随着这项工程变得更加明确，参与人越来越多，但我们的意图是包括从运营商、业主、风力涡轮机制造商、变速箱制造商、轴承制造商、顾问、与润滑产业的代表。我们预想该项目将是一个多年的全面测试和分析工作。该项目包括对功率为600到750千瓦的风电机和齿轮箱结构进行的实验室以及实地测试，该测试展示了多数风电机的可靠性问题。该项目针对设计过程中导致多数设计使用寿命不足的缺陷。将开发新的设计分析工具以模拟测试结构的细节。这些工具包含使用多缸体动态分析模拟风电机载荷，以及齿轮箱的内部载荷和变形。该测试模型没有准确复制任何制造商的风力发电机模型，因此将知识产权冲突的可能性降到最低，但该模型体现了普遍结构。
背景
风能行业从一开始就经历着变速箱的高故障率[1]。早期的风力发电机的设计充满了基本变速箱设计错误，而对工作负荷的长期低估使问题更加复杂。在过去二十年里，风力发电行业的人士从这些问题中总结了经验教训，涡轮机制造商，设备设计师，轴承制造商，顾问和润滑工程师共同的努力改进了负荷预测，设计，制造和操作。这个合作导致了国际公认的风力发电机齿轮传动箱设计标准的产生[2]。尽管合理遵守了这些公认的设计做法，但是风力发电机组齿轮箱尚未实现其二十年的寿命目标，大多数的系统要经过大量的修理或大修之后才能达成其预定的20年的设计寿命[3,4,5]。因为齿轮传动箱是风力发电机系统中的一个最昂贵的组成部分，这些高于预期的故障率所花费的费用被增加到了风能的费用中。此外，变速箱的预期寿命未来的不确定性造成风力发电机价格逐步上升。风力发电机制造商在销售价格中加入了大量的风险保单费用，这是由于传动箱过早的失败的可能性的保单费用。此外，业主和经营者增加了应急资金到项目的财务和预期收入中，用来应对在保单到期以后体现出来的问题。为了使风能的成本回归到越来越少的轨道上面来，齿轮箱长期的可靠性的显著增加显得越来越重要了。