关于风电齿轮箱维修工艺的几点思考
王敏
摘 要：结合当前的风电机组中齿轮箱箱体的维修工作情况进行分析，结合自身的齿轮箱维修实践经验，在分析的风电齿轮箱维修标准快速判的基础上，重点从相应的轴承孔放孔镶套修复法和轴承孔补焊堆焊修复法探讨了风电齿轮箱维修的具体方法，希望对于今后全方位提升齿轮箱维修工艺水平有所帮助。
关键词：风电齿轮箱;维修工艺;放孔镶套修复法;补焊堆焊修复法
对于风电机组中齿轮箱箱体的维修工艺来说，则应结合实际的箱体损坏程度，有效提出具体的维修处理措施，如果维修措施不得当，则会造成箱体难以还原的问题。这里结合自身的风电齿轮箱维修经验，具体就风电齿轮箱维修工艺所涉及到应该注意的问题进行探讨。
1 风电齿轮箱维修标准快速判断
对于箱体进行肉眼观察，判断是否存在着变形、裂纹等问题。如果发现，可以进行磁粉探伤，判断裂纹延伸的具体情况。如果存在着局部微小裂纹，可以通过补焊方式来处理，而后进行退火去应力;如果存在着裂纹穿透箱体情况下，则意味着修复失败。
可以借助于相同型号的丝锥来进行箱体上的螺纹孔的检查工作，在此基础上进行螺纹规检测，在此过程中应保障止端旋入不应超过两周。
要求控制好主轴轴承座孔偏载磨损深度在0.05mm～2mm单位，要求面积占孔壁在85%之下，往往都是通过离子热喷涂或者补焊堆焊的方式，而后在进行机械化加工处理。
针对箱体孔存在着拉划伤、挤压伤深度在超过2mm的情况下，或者面积占孔壁的10%以上，这就应该通过镶套修复工艺。特别对于存在着严重磨损变形的情况，则不能修复而直接报废处理。
2 风电齿轮箱维修的具体方法
2.1 轴承孔放孔镶套修复法
采用镶套修复工艺技术则是能够实现最大化的修补厚度的方案，主要是适用于轴承孔变形或磨损较严重的情况，一般情况下的变形量都在2mm范围之上。但是，首先应从轴承孔的强度角度进行考虑，先进行变形处加工掉，然后考虑加工后孔的强度和刚度是否满足要求。
（1）放孔处理工艺。结合加工需要，实现轴承孔在经过镶套处理，能实现直径扩大到原孔径再加上两个套厚度。所谓的镶套，则是进行满足齿轮箱强度刚度的要求下，能够实现将钢套嵌入箱体孔，并利用有效方式进行固定的工艺技术。
（2）在零件修复的过程中，箱体和所镶钢套机械加工则是最基本的内容，适用于较严重损伤的情况，能有效进行孔壁的加固处理，通过合理化的过盈量控制，将内衬套装在孔内，保障满足恢复原有尺寸。这种修复方式能够体现出操作方便、工艺简单且节省材料的特点，在诸多的零件孔系的修复中较为常用。一般来说，应结合实际来进行镶套工件材料的优选，箱体类零件材质为铸铁，这样的情况下，镶套材料经常采用45或40Gr钢。
（3）在进行箱体类零件修复过程中，利用放孔镶套方法，大部分则是通过薄壁衬套的方式，则应结合实际来合理选择有效的镶套的过盈量。在进行镗削原孔的处理过程中，则应重视设定箱体的定位基准为原孔未损伤部分和台肩等内容。
（4）具体进行套的过盈量的过程中，则应明确套的强度内容，在特定的条件下，应该保障符合实现镶上去的套的性能要求。在这样的背景下，如果出现盲目的进行过盈量的选择，则会造成套压环的失效问题。因此，关键工作则是进行过盈量的合理选择。结合相关的轴和孔的公称直径，以及实践工作经验来明确轴、孔间的过盈量。比如，针对镶套的壁厚来说，则应满足能够在3mm之上的要求。具体应用实际中，往往能控制在5mm～10mm范围，同时，要求镗削余量能够在2mm之上。针对轻型配合的过盈量小于0.0025mm的情况下，往往适用于轴向力很小的情况。在这样的情况下，在加大的力的作用下，则应开展相关的焊牢操作。
2.2 轴承孔补焊堆焊修复法
2.2.1 球墨铸铁的焊接性
考虑到球墨铸铁的焊接性，其主要是涉及到缺陷焊补或旧件修复等过程中。相比而言，球磨铸铁的焊接性比较差，往往具备比较高的焊接条件。所以，在进行焊接处理球墨铸铁接头的情况下，往往难以实现相应要求的母材强度以及塑性的要求。
2.2.2 球墨铸铁电弧补焊
低碳钢芯、强石墨化的铸铁焊条，并能结合实际情况来进行加入相应的球化剂或锡铜强化元素，以便能更在缓冷中实现石墨通过球状析出，以便实现较好的力学性能，能实现在交、直流两用的要求。在比较高的电弧温度的作用下，存在着球化元素氧化、蒸发的问题，会造成焊缝的稳定球化的困难性大幅度提升，难以实现预期的力学指标。
在进行钢芯石墨球化通用铸铁焊条补焊的过程中，可以将结合实际来讲脱氧元素、孕育剂及少量的球化剂加入其中，这种焊条具有比较高的球化稳定度，其中具備白口倾向低，较好的焊缝的塑性及抗裂性。
针对刚性较小的情况来分析，主要是利用通过冷焊工艺补焊方式来处理面积较大情况，但是，为了实现比较好的焊缝力学性能，则是利用预热或采用加热减应区法来处理刚性比较大的情况。
2.2.3 补焊后修复
对于补焊后的箱体开展退火处理，则是能有效进行内应力的释放。在进行处理之后，针对补焊后的轴承孔来看，已经不具备补焊后孔的圆心，为了进行相应的圆心恢复则应求助于其他措施手段。其中，最为简单可行的方式就是结合与修复轴承孔同心的孔来进行加工处理，或者从图纸中进行数控加工还原处理。另外，应结合设计来规范满足还原后的表面光洁度和尺寸公差的要求，当存在着检验不合格的情况则应重新加工处理。
2.3 其他修复技术
在开展其他方式的修复过程中，涉及到电刷镀、激光熔覆和热喷涂等方式。其中，热喷涂则是涉及到等离子喷涂、火焰喷涂等方法，这些修复手段也较为成熟，能基本满足工件表面的性能要求，但可能会造成成本有所增加。这就要求相关企业则应从整体上进行综合考虑和选择。
3 风电齿轮箱故障诊断及维修的发展趋势思考
在具体的风电齿轮箱故障分析的过程中，相应的状态数据存在着多维、异构、同源等特点，故障类型多样化、信息量比较复杂等问题，这样所涉及到的监测技术较为复杂。特别是只有充分重视诊断技术的发展，才能更好地满足风电机组的高可靠性要求，实现预期的维护以及报警要求。在信息化时代背景下，随着网络信息技术、传感器技术、云计算技术、智能技术的快速发展，特别是迎合工业4.0的智能化制造要求，应该充分重视风电齿轮箱的状态监测和故障诊断的发展趋势。只有充分重视风电齿轮箱故障诊断工作的开展，才能有效推动风电齿轮箱维修工作的开展，这里结合信息时代的发展要求，就风电齿轮箱故障诊断发展趋势进行分析。
3.1 云监测和大数据诊断
考虑到风电齿轮箱的故障监测数据量大、范围广，传统的故障监测方式难以符合时代发展的要求。利用信息化、物联网技术的优势，能充分体现出云监测技术的发展，结合齿轮箱监测数据的无线传输的发展，构建先进的无线云监测平台系统，有效开展相应的实施数据的收集整理工作，以便更好地实现有效的数据资源利用，构建成数据闭环，利用终端浏览器实现远程处理、可视化监测的大数据分析，有效提升综合风电齿轮箱故障诊断以及修理水平。
3.2 智能诊断
借助于人工智能的优势，其应用在齿轮箱故障诊断和维修方面在商业化应用方面还存在一定的差距。尽管监测技术中的油液监测技术和振动监测技术有着较为广泛的应用，但难以还借助于信息技术进行深入化的推广应用。所以，应充分重视所涉及到的智能化算法以及软件应用的开发，满足智能集成诊断的要求。
3.3 主动报警
在不断深入发展的人工智能、物联网技术、大数据技术、机器学习、语音技术的背景下，结合大企业的关键设备的快速发展，则应重视监测技术的更新发展，能有效实现状态检测和诊断、维修与设备相互融合，实现设备的自诊断功能，能够实现设备运行中的油脂、添加剂、润滑油等小问题进行自我修护，对于更换零部件等大问题，则应及时有效地进行网络以语音或文字的方式进行运行维护人员的警报通知。
3.4 移动诊断机器人
在新时达的背景下，部分中小企业由于自身限制，特别是在成本投入方面存在着一定的局限性，在关键性设备的投入、维护，以及操作人员、维修人员的培训方面存在着一定的不足之处，这样就会造成风电齿轮箱的故障检测工作存在一定的滞后性。在机器人技术逐步成熟的影响下，这样就能保障发挥移动诊断机器人的优势，有效保障实现现场中的故障诊断、状态监测中的现场分析、数据采集以及快速诊断等方面的工作，并能有效将这部分工作融为一体，这样能够满足二十四小时的巡检要求，更好地开展移动现场监测诊断工作。
4 结论
综上所述，结合当前的风电齿轮箱维修的实际情况，介绍了相应的轴承孔放孔镶套修复法和轴承孔补焊堆焊修复法等较为成熟的处理措施，能够符合箱体修复的节能减排要求，符合绿色生产的总体要求。同时，结合齿轮箱系统的运行实际情况，其存在着气态、固态以及液态三相混合的状态，造成较为复杂的工况条件，这样考虑到三相之间的相互影响以及作用，其直接影响着寿命的各个周期，在此过程中则涉及到多种多态多维数据情况。在逐步发展的齿轮箱系统的状态监测和诊断方法，并没有互相支撑和统一标准，这样就必然涉及到实践过程中相关故障分析以及检测技术的融合发展，则应充分利用好智能化诊断的作用，积极开展相关的维护管理。在今后的风电齿輪箱维修管理工作中，应该重视智能主动诊断的软硬件开发工作，借助于信息技术的优势，加强人工智能、大数据技术的优势，从历史数据出发，不断加强监控系统功能完善，实现软硬件合理化配置，有效开展一系列的云诊断技术，全方位推动开发机器人移动的现场诊断技术，有效实现多种形式的提前报警工作，这样方能表现出主动化运维的要求，更好地符合风电齿轮箱维修的发展。
参考文献：
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