1．立项背景

齿轮箱油温高，一直以来都是华锐1.5MW风机发电能力受到制约的难题，受到风机定值保护限制，当油温超过75度时开始限功率运行，超过80度时报故障停机，而尤其是大风、大负荷天气，齿轮箱告诉运转时，这一现象尤为明显，从而导致在来风是不能满负荷运行，只能保证负荷在300-500kW，单台风机会影响出力1000 kW左右，大大影响风机运行的可靠性和经济效益。

2.原因分析

针对齿轮箱润滑油高温报警、风电机组限功率问题，我们认为其主要原因为：

（一） 系统内泄导致润滑油不经风冷却器冷却

原齿轮箱润滑系统采用温控阀控制，利用温包在不同油温下探杆伸出长度不同来控制温控阀的开度，从而控制润滑油的流向。而温控阀本身问题会导致齿轮箱油冷散热不好，导致齿轮箱油温高。

（二） 风冷却器设计能力不足导致无法满足散热要求

原有风冷却器的外翅片为锯齿式，空气需要经过多重交叉才能透过散热片，严重影响散热效果。

3.研究内容与主要创新点

对于上述分析出的原因，进行详细分析，并经多方研讨与试验，给出对应解决方案。

图1 原润滑系统原理

（一）润滑系统回路改造解决系统内泄问题

润滑系统内泄主要由齿轮泵出口单向阀和温控阀内泄导致的。根据润滑系统原理，齿轮泵出口单向阀位于过滤器入口，锥阀结构。由于此处润滑油未经过滤，油中铁屑等杂质较多，故单向阀阀芯表面极易划伤，从而造成密封不严或者卡死等现象，导致润滑油不经风冷却器冷却，而从此处直接进入齿轮箱，产生系统内泄。

对此，进行了润滑系统回路改造。由于齿轮泵出口单向阀具有极其重要作用，故不能取消，只能降低其开启频率，故将该单向阀压力从10bar调整到12bar，提高单向阀压力后，该单向阀相对不易打开，润滑油相对更小概率从该单向阀通过，从而更小概率单向阀阀芯表面被划伤，从而减缓该处单向阀损坏及内泄问题；采用压力控制阀来代替原有的温控阀去控制不同温度下润滑油的流向，从而解决温控阀易失效及此处内泄问题。

针对该情况，我们自主研发设计一精密压力控制阀组，该阀组安装接口与原温控阀组一致，可直接替换。

图2 润滑系统回路改造

改造后润滑系统工作过程为：

低温阶段：由于润滑油粘度大，此时系统压力较高，风冷却器可以认为处于截死状态。大部分润滑油通过序号7单向阀溢流回到齿轮箱内，保证低温时风冷却器入口压力不至于过高，避免散热片鼓爆；少部分润滑油通过序号8单向阀进入齿轮箱分油器，保证低温时依然有润滑油能够对轴承等进行润滑。

风冷却器本身虽然自带一个6bar旁通阀，但该阀只适用于风冷却器本身旁通，不能用于系统旁通。因该阀安装于散热片上，而散热片为铝材质，硬度不够。如果利用该阀为系统旁通阀，则该阀使用频率会大幅上升，极容易导致损坏，而散热片为钎焊，无法修复，只能重新采购散热片，造成极大成本浪费。

高温阶段：此时风冷却器压降很小，序号7单向阀和序号8单向阀均处于关闭状态，所有润滑油全部经过风冷却器后进入齿轮箱。

与原温控阀相比，单向阀采用锥密封结构，密封性能优于采用滑阀方式的温控阀，理论上是零泄漏，从而解决温控阀高温时存在内泄问题。

（二）风冷却器重新优化设计提高散热能力

根据实际情况分析，原风冷却器散热能力偏小，无法满足风场要求，急需对此优化设计。

由于受安装位置及尺寸限制等影响，我们主要对翅片结构和风量进行优化设计，并增加防尘网、清洗孔、更换高品质加固边帆布罩等。

翅片结构：原有风冷却器的外翅片为锯齿式，空气需要经过多重交叉才能透过散热片，而本次技改将翅片改为波纹式，使得进入翅片的流体流动方向依然不断变化，但不交叉，气流产生扰动，从而加剧了湍流，提高了换热效率。同时，因齿距（孔隙）比较大有效防止柳絮杂物堵塞，一定程度上改善了散热片使用一段时间后的堵塞问题。

图3 原翅片结构

图4 新型翅片结构

针对风量：在电机功率允许的情况下，对叶片重新选型，即保证叶片所需的轴功率不超过电机功率，同时保证叶片安装尺寸不发生任何变化，调整叶片角度，提高风量。

4.效果情况对比

应用之前：华锐SL1500型风机随着使用年限的增加，陆续出现高温报警甚至高温故障，导致机组频繁限功率停机，

应用之后：通过此技术改造方案的研究与应用，彻底解决华锐SL1500型风机散热问题，改造后不再出现齿轮箱油温高故障停机的问题，齿轮箱油温降低5-7℃，全面提升了风机运行的可靠性和经济效益。

5.可推广范围：

SL1500风机散热系统改造是在多年的风机设备检修中，经多方调研、收集资料、积累经验后自主研发而成的。该项目应用以后，彻底解决了华锐风机得散热问题，未再出现过齿轮箱油温高降负荷运行的情况，大幅度提升了风机运行的可靠性，并带来了丰厚的经济效益。而且这一问题也是SL1500机组的“通病”，对于仍在使用早期SL1500机组的风电企业，具有一定的推广价值。