国家大学生创新实验计划项目申报书.docx
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国家大学生创新实验计划项目申报书
附件2：
国家大学生创新性实验项目
申报书
项目名称：
风电齿轮箱断齿事故原因分析
学 院：
材料科学与工程学院
指导教师：
项目组成员：
实验室及设备管理处制
填写说明
1、凡申报国家大学生创新性实验项目必须填写申报书。
2、向学校报送本申报书时，一式5份，并报送申报书电子文档。
3、本表填写内容必须与事实相符，表达准确，数字一律填写阿拉伯数字。
4、打印格式：
（1）纸张为A4大小，双面打印；
（2）文中小标题为四号、仿宋、加黑；
（3）栏内正文为小四号、仿宋。
项目名称
风电齿轮箱断齿事故原因分析
项目所属学科
一级学科代码及名称
二级学科代码及名称
三级学科代码及名称
430材料科学
43020材料失效与保护
项目开展支撑平台
工程材料实验教学中心（国家级）、材料测试中心实验室
项目组人数
3人
项目实施时间
1年
项目所需经费
3万元
项目组成员（含项目申请学生）
姓名
学号
年级专业班
联系电话
签名
主 要 指导教师
姓名
职称
学院
联系电话
签名
注*：
指支撑本项目开展的校、院级教学实验中心、科研实验室等，表中填写有关实验室名称，可以多个。
主要研
究内容
（限200字内）
本项目针对风电齿轮箱经常发生断齿事故，使企业蒙受巨大的经济损失，也严重影响电力能源企业的正常运行，提出通过事故统计分析和对断裂齿轮箱（特别是实际断裂件）进行一系列的材料检测与表征分析，最终得出齿轮箱断齿事故的真正原因，为重庆重齿风力发电齿轮箱有限责任公司及我国的风电行业生产和使用风电齿轮箱提出有意义的建议。
主要研究内容包括：
1.齿轮箱事故统计（含断裂件的统计）；
2.通过各种材料检测与表征手段对事故齿轮箱进行产品质量分析；
3.事故齿轮箱断齿原因分析；
4.综合分析与建议。
为齿轮箱的断齿事故提出相应的理论分析，为该企业或该行业生产和使用风电齿轮箱提出有意义的建议。
项目研究难点及创新点
项目难点：
1.通过各种材料检测与表征手段，如何捕捉到影响齿轮箱断齿的因素，并从各种可能的因素进行准确判断；
2.通过事故统计，如何发现齿轮箱断齿的规律；
3.齿轮箱的产品质量分析并不等于事故原因分析，如何从产品的质量分析中捕捉到和分析出最终的事故原因。
创新点：
通过各种材料检测与表征手段，查找引起风电齿轮箱断齿的原因，为重庆重齿风力发电齿轮箱有限责任公司企业提出有意义的改进方案和建议。
一、项目组成员分工
姓名
主要项目研究内容
总体负责，方案设计，资料查阅，实验操作（部分），撰写研究报告和论文（部分）
深入企业调查，实验操作（部分），撰写研究报告和论文（部分）
实验操作（部分），收集整合资料，理论分析，撰写研究报告和论文（部分）
二、立项背景和依据（包括研究目的、意义、国内外研究现状分析及评价）
2.1思路来源
元旦期间，偶然从一次电视新闻中看到报道我国近两年风力发电齿轮箱事故频发的消息，联想到家乡有较多的风力发电设施，因此开始关注此类事件，查阅资料后发现，国家电监会于2011年12月2日发布了《风电安全监管报告（2011）》，报告显示：
随着风电产业的快速发展，2010年下半年至2011年上半年，风电机组脱网、机组故障等事故呈上升趋势。
2011年8月，电监会组织电力企业对360个并网运行风电场、80个在建风电场安全情况进行自查，共排查隐患1700余项。
在调查中发现，我国风力发电机组的故障中，齿轮箱的损坏率在机组故障中最高，达到40%-50%。
齿轮箱在整个机组系统中是最为重要的部件之一，其作用是将风轮叶片的动力传递给发电机，位于风轮后面，其造价非常昂贵，而且事故一旦发生如果要更换齿轮箱或其部件，代价是非常大的。
因此，对齿轮箱事故进行研究是非常有必要的，这也引起了我的极大兴趣。
据了解，对于齿轮箱事故，企业由于检测和分析设备或能力较弱，或出于企业声誉考虑，以及已经出事故了反正也只有更换齿轮箱了的考虑，往往很少深入地调查事故原因。
风力发电作为清洁可再生的能源利用方式有不可替代的优势和前景，很长时间内将逐渐成为中国的能源产业新星，解决了齿轮箱使用的问题就能为国家和企业减少可观的经济损失。
因此，作为材料学子，我们想对齿轮箱的断齿问题做一个深入的调查研究，从材料学角度分析其事故原因，为相关企业提供可行的技术改进方案，希望能够为企业乃至国家的风电行业和经济的发展贡献一份力量。
这学期开学前，在一次和王老师的学业交谈中，我们了解到王老师与国内首家从事风力发电齿轮箱研制的企业-重庆重齿风力发电有限责任公司（以下简称“重齿风电”）有科研项目合作，而且该企业正与王老师洽谈对该企业的齿轮箱事故进行研究分析一事（双方以前已有相关结题项目），刚好我们学校最近有大学生创新计划，我们三个科研兴趣较浓的伙伴就找到王老师，于是就有了本项目的申请。
2.2研究目的
通过对风力发电齿轮箱断齿事故的统计分析、事故齿轮箱的质量分析、齿轮箱断齿原因分析，从材料学的角度探究引起风力发电齿轮箱断齿的可能因素，为风电企业（主要是“重齿风电”）和行业提出可行的改进方案和有意义的建议。
2.3研究意义
减小风力发电齿轮箱的损坏几率，为相关生产企业提供技术支持，希望能为我国减少风电齿轮箱事故，从而减少经济损失做出一定贡献。
2.4国内外研究现状分析
在前些年，由于能源危机，使得风电行业突然热门，但是由于我国风力发电起步较晚，而且大多数风电企业都忙于生产规模的盲目扩大，从而忽略了风电产品的质量问题，在近几年随着风力发电齿轮箱事故的逐渐增多，风电齿轮箱事故也逐渐受到人们的重视。
然而，对于齿轮箱事故，企业由于检测和分析设备或能力较弱，或出于企业声誉考虑，以及已经出事故了反正也只有更换齿轮箱了的考虑，往往很少会深入地调查事故原因。
因此，一直忙于生产的很多企业用于产品质量的研究分析设备很少甚至没有，分析水平和经验不足，更不要提事故分析了。
即使进行事故分析，大部分的事故分析只停留在相关企业内部各生产环节的相互推诿上，没有形成技术上的统一认识和系统、全面的分析研究，因此，鲜有相关科学论文或专著对其进行详细研究报道。
参考文献:
[1]风电安全监管报告（2011）.国家电力监管委员会,2011.12
[2]GB/T19073-2008风力发电机组齿轮箱
[3]重庆重齿风力发电齿轮箱有限责任公司.
[4]刘忠明.风力发电齿轮箱技术发展趋势及若干关键问题[J].电气制造,2009,9;
[5]吴广龙.浅谈风力发电的技术现状与发展趋势[J].装备制造,2010,01;
[6]阳云;桂武鸣;中国风力发电的未来趋势[J].国内外机电一体化技术,2010,05B
三、主要研究内容和目标（包括研究方案和技术路线）
3.1研究内容和目标
（1）风电齿轮箱的事故统计。
通过查阅相关资料，全面分析总结近三年来“重齿风电”的风电齿轮箱事故的数量和类别、事故齿轮箱工作环境、断齿位置等，从而找到相关规律，为后续分析研究作准备。
（2）通过大量的材料检测手段分析事故风电齿轮箱的产品质量，对不同部件均进行如下分析：
①齿轮的材料质量（齿轮材料的化学成分、非金属夹杂物严重程度等）；
②齿轮材料的性能（表面硬度、心部硬度以及硬度分布等）；
③齿轮材料的微观组织结构（各部位的金相组织情况、晶粒度、异常相、缺陷组织、枝晶偏析等的观察与分析，分析加工工序、热处理工艺等各环节的问题）；
④断口扫描电镜分析。
采用扫描电镜分析断口情况，从而得出齿轮的断裂形式、断裂机理、断裂原因等。
（3）断齿原因分析。
综合所有检测结果，查阅大量文献，分析齿轮箱断裂原因，以及影响断裂的因素，推理实际生产和使用中的问题，并为实际生产和使用提炼出有意义的建议。
3.2研究方案和技术路线
研究方案和技术路线主要包括以下几大部分：
1项目开始；
2资料收集与分析；
3齿轮箱断齿事故统计；
4材料检测；
5断齿原因分析；
6综合分析；
7成果总结；
8课题结束。
详见以下流程图。
注：
如为重庆大学大学生科研训练计划立项项目需写明在原项目的基础上进一步深入研究的内容。
四、研究计划和进度
2012年7月，查阅相关文献；制定与修改详细实验方案；购买与准备材料、样品、及其它；
2012年8～9月，深入企业进行事故齿轮箱调查统计；
2012年10月～2013年2月，通过实验，对风电齿轮的质量及基本性能进行测试分析；
2013年3月-4月，通过各种材料分析手段，探索断齿原因；
2013年5-6月，分析整理实验结果，撰写论文及研究报告，为企业提出相关具体的建议。
五、预期提供的成果及形式
1、在国内外期刊上发表论文1～2篇，论文标注“国家大学生创新性实验计划”资助；
2、为企业提交研究报告1份，为其提供具体的有意义的建议。
六、项目研究支撑条件
1、除本项目资助的经费外，指导老师王金星老师与“重齿风电”长期合作，已签订或即将签订项目共3项，可提供剩余所需经费支持，另外，王金星老师有关于齿轮箱前期的研究经历，可为课题组提供较好的指导；
2、我组成员皆学习成绩优秀、材料科学专业知识扎实、学有余力，且有较强的动手能力、浓厚的科研兴趣和较好的团队合作精神；
3、材料学院拥有先进的实验设备、良好的研究条件。
工程材料实验教学中心为国家级实验教学中心，能提供部分所需的实验设备与场所；材料学院材料测试中心实验室拥有包括透射电子显微镜、扫描电子显微镜、热模拟试验机、综合热分析仪、电子探针能谱仪、荧光分析仪、X-射线衍射仪、差热分析仪、激光拉曼光谱仪、色谱-质谱联用仪、Gleeble-1500热模拟机、定量金相等先进的材料分析检测仪器和实验手段，具有开展本项目所需的设备和实验条件；
4、我校图书馆及数据库能方便地提供国内外相关文献。
七、项目经费概算
序号
开支内容
金额（单位：
万元）
1
资料费（包括资料查询、复印、论文发表、购买书籍等）
0.8
2
差旅费（现场调研考察等）
0.5
3
加工费及材料费
0.7
4
测试费
0.7
5
其它
0.3
八、其他
是否重庆大学大学生科研训练计划立项项目
是□，否
经费配套说明
除本项目资助的经费外，指导老师王金星老师与“重齿风电”长期合作，已签订或即将签订项目共3项，可提供剩余所需经费支持。
九、评审、审批意见
学院推荐意见：
主管院长签字：
（公章）
年月日
校评审专家组评审意见：
专家组组长签字：
年月日
学校意见：
主管校长签字：
（公章）
年月日
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