內(nèi)容提要

風(fēng)能是世界上最豐富的可再生能源之一。在風(fēng)能推動下風(fēng)機(jī)的葉片高速旋轉(zhuǎn)，繼而源源不斷地輸出電能。過去幾年中，風(fēng)力發(fā)電這種可再生的能源利用模式，在全球得到了迅猛發(fā)展。我國在風(fēng)能利用方面潛力巨大，根據(jù)中國可再生能源行業(yè)協(xié)會預(yù)測：2020年中國的風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)到2億3000萬千瓦。

在不斷提高風(fēng)電電力產(chǎn)量的同時，確保原有的和新裝的風(fēng)機(jī)能夠長期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)是關(guān)鍵，而潤滑油則是重要的保障。所以，風(fēng)電設(shè)備苛求潤滑油性能均衡，并具有兼顧風(fēng)電生產(chǎn)效率和設(shè)備保護(hù)兩重功能。

風(fēng)機(jī)的潤滑部位

風(fēng)機(jī)有幾個主要的潤滑部位，包括主變速箱(maingearbox)、變槳和偏航變速箱(ancillarypitchandyawgearboxes)，制動液壓控制和變槳控制(hydrauliccontrolsforbrakingandpitchcontrol)，變槳(pitch)、偏航和主軸承(yawandmainbearings)以及發(fā)電機(jī)軸承(generatorbearings)等，在這些潤滑部位當(dāng)中，最最關(guān)鍵的是主變速箱。

帶動發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的主變速箱可以說是齒輪傳動型風(fēng)機(jī)的心臟。因其對整個系統(tǒng)的正常運(yùn)作至關(guān)重要，主變速箱的設(shè)計、制造通常都非常先進(jìn)，造價不菲，一旦發(fā)生故障，更換主變速箱代價高昂。例舉：為一個功率是1.5兆瓦渦輪機(jī)更換主變速箱時，購買新變速箱、租用起重設(shè)備、停工引起的收入損失加以人工費(fèi)諸項(xiàng)合算，總額將超過25萬美元。

風(fēng)機(jī)設(shè)備對潤滑油的性能要求

1、《微點(diǎn)蝕保護(hù)》 為了最大限度減少塔身上部重量，變速箱采用緊湊設(shè)計，包括齒輪的表面硬化設(shè)計。但經(jīng)表面硬化處理(如滲碳、氮化、感應(yīng)和火焰淬火 )后的齒輪在復(fù)雜的氣候條件和運(yùn)行負(fù)荷下極易受到微點(diǎn)蝕(micropitting)的影響。選用的齒輪潤滑油必須具有防止此類磨損的功能。

微點(diǎn)蝕是一種主要發(fā)生在齒輪和滾動軸承上的表面磨損現(xiàn)象，運(yùn)轉(zhuǎn)開始幾小時內(nèi)，微點(diǎn)蝕作用就能引起表面開裂，這些無法用肉眼著到的細(xì)微裂痕，以與表面成小于30度的淺斜角不斷擴(kuò)大繼而形成直徑10微米以下的微點(diǎn)。在這些微點(diǎn)的共同作用下，表面裂痕繼續(xù)擴(kuò)大，它們能降低齒輪的吻合度或可導(dǎo)致齒輪斷裂故障。專門用於防止微點(diǎn)蝕的齒輪潤滑油其微點(diǎn)蝕保護(hù)功效高低是通過FVA54微點(diǎn)蝕測試(FVA54Micropitting)進(jìn)行測量的，潤滑油對微點(diǎn)蝕的保護(hù)功效用數(shù)字和高/中/低耐久性來分級表示，建議至少使用“=10高”(=10high)等級的潤滑油。

2、《抗磨損》 滑行齒面間的材料移動造成磨損。當(dāng)齒輪油的油膜厚度不足時，齒輪間的金屬部件直接接觸，磨損將一直持續(xù)以致不得不提早更換齒輪。常以FZG磨損測試(DIN51354-2mod)方法測試潤滑油的抗擦傷和抗磨損性能，以其失效級數(shù)(FLS)表示潤滑油的抗磨損效能。風(fēng)機(jī)變速箱中的齒輪潤滑油要求失效級數(shù)大于14。

3、《粘度指數(shù)》 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行環(huán)境非常惡劣，晝夜輪轉(zhuǎn)、寒暑交替，環(huán)境溫度或低至零下45攝氏度或高達(dá)80攝氏度。經(jīng)得住溫度劇烈變化的潤滑油必須具有相當(dāng)?shù)恼扯戎笖?shù)。常以ASTM D2207標(biāo)準(zhǔn)方法測量，要求粘度指數(shù)為等於或大于160。由於合成潤滑油較之礦物油基潤滑油具有更為突出的粘溫性，且在多種溫度環(huán)境下都有卓越的潤滑能力，因此，合成油更為普遍地被采用於風(fēng)電設(shè)備的變速箱用油中。例如，美孚SHCXMP320齒輪油，系為聚烯烴基、粘度指數(shù)達(dá)164的合成型齒輪油，它受到了世界上大部份風(fēng)機(jī)、變速箱和軸承生產(chǎn)商的認(rèn)可。

4、《過濾性能》 保持齒輪油清潔可以大大延長零部件的使用壽命，因此，對主變速箱中的齒輪油有著嚴(yán)格的清潔度要求。齒輪油的過濾性是指在實(shí)際運(yùn)行條件下，齒輪油通過過濾器并且不堵過濾器的能力。油品的過濾性能很重要但卻經(jīng)常被忽視。

實(shí)際運(yùn)行中，過濾器更換頻率往往超過設(shè)備制造商的建議更換頻率兩倍不止，致使年運(yùn)行成本陡增。標(biāo)準(zhǔn)的過濾性能測試一般只對不含水的新油進(jìn)行評估。過濾性能是以微米等級來界定的。風(fēng)電設(shè)備很多情況下是使用2到3微米的腎形回路過濾器和5微米主過濾器來清潔齒輪油和保護(hù)風(fēng)機(jī)變速箱部件。

5、《耐水性》 變速箱中的油不允許混入水分。但是，由于風(fēng)機(jī)本身的運(yùn)行特點(diǎn)，要使風(fēng)機(jī)里的油和水完全分離幾乎是不可能的。當(dāng)葉片在旋轉(zhuǎn)時，變速箱運(yùn)行溫度高達(dá)80攝氏度，而當(dāng)葉片仃止旋轉(zhuǎn)時，變速箱冷卻下來并從空氣中吸取水分或濕氣。由此，水分難免會進(jìn)入變速箱。耐水性差的齒輪油會因水分的進(jìn)入產(chǎn)生油泥和水解，從而導(dǎo)致設(shè)備故障。

變速箱用的齒輪油必須不易吸水但在少量水存在的情況下仍能給設(shè)備提供充足的潤滑保護(hù)。齒輪油的耐水性通過ASTM1401標(biāo)準(zhǔn)測試進(jìn)行，測量油的油水分離能力，以油水分離時間(分鐘)表示。風(fēng)機(jī)變速箱齒輪油的油水分離能力要求為≤15分鐘者適用。

風(fēng)機(jī)變速箱潤滑油是現(xiàn)代工業(yè)世界中最具挑戰(zhàn)性的工業(yè)潤滑應(yīng)用領(lǐng)域之一，需要通過尖端技術(shù)來確保品質(zhì)，適用于嚴(yán)苛的工作環(huán)境;而服務(wù)風(fēng)場作出正確的選擇同樣重要，因?yàn)轱L(fēng)電廠需要提高生產(chǎn)效率，最大限度減少停機(jī)時間，降低維護(hù)和零部件更換成本，從而保障風(fēng)電的順利發(fā)展。