正確使用潤滑油有助于提升風(fēng)電產(chǎn)量

風(fēng)能是世界上最豐富的可再生能源之一。風(fēng)機(jī)的葉片在風(fēng)能的推動下高速旋轉(zhuǎn)，源源不斷地輸出電能。這種可再生的能源利用模式過去幾年在全球都得到了迅猛地發(fā)展。 　　事實(shí)上，中國在風(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)會的預(yù)測，中國的風(fēng)電裝機(jī)容量到2020年將達(dá)到2億3000萬千瓦。不久的將來，中國有望成為全球最大的風(fēng)力發(fā)電生產(chǎn)國。 　　中國的風(fēng)電廠在不斷提高電力產(chǎn)量的同時(shí)，也確保原有的和新裝的風(fēng)機(jī)長期穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)，而潤滑油在其中扮演著重要的角色。風(fēng)電設(shè)備對于潤滑油品要求十分嚴(yán)苛，而潤滑油參數(shù)指標(biāo)十分復(fù)雜，要從市場上眾多的產(chǎn)品中選擇一款可以兼顧生產(chǎn)效率和設(shè)備保護(hù)的、性能均衡的潤滑油產(chǎn)品對于負(fù)責(zé)風(fēng)機(jī)維護(hù)保養(yǎng)的人員來說是極大的挑戰(zhàn)。 　　美孚工業(yè)潤滑油的工程師們在長期的實(shí)踐中累積了豐富的經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)和潤滑油的產(chǎn)品屬性，他們總結(jié)出了極具操作性的指導(dǎo)意見。風(fēng)機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)人員們參考這些指導(dǎo)意見后在挑選潤滑油時(shí)將更加有針對性，也能更容易做出正確的選擇。 一、潤滑部位 　　風(fēng)機(jī)有幾個(gè)主要的潤滑部位，包括主變速箱(maingearbox)、變槳和偏航變速箱(ancillarypitchandyawgearboxes)，制動液壓控制和變漿控制(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)鍵的要屬主變速箱。 　　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。由于對整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)作至關(guān)重要，主變速箱的設(shè)計(jì)和制造通常都非常先進(jìn)，也因此往往造價(jià)不菲;而一旦發(fā)生故障，更換主變速箱要付出更高昂的代價(jià)。 　　舉例來說，如果要為一個(gè)功率為1.5兆瓦渦輪機(jī)更換主變速箱，把購買新變速箱的費(fèi)用、起重設(shè)備租用、停工造成的收入損失以及人工費(fèi)等各項(xiàng)成本都合算進(jìn)去，總花費(fèi)將超過25萬美元。 　　一般來說，變速箱原廠灌裝的都是設(shè)計(jì)使用壽命為三年左右的合成潤滑油。但現(xiàn)在大多數(shù)變速箱的標(biāo)準(zhǔn)保修期只有一年。這意味著當(dāng)變速箱的保修期結(jié)束后風(fēng)機(jī)維護(hù)人員將擔(dān)負(fù)起選擇替換潤滑油(通常稱為二次注油或服務(wù)注油)的責(zé)任。 　　考慮到風(fēng)機(jī)變速箱維護(hù)中可能遇到的困難以及費(fèi)用問題，美孚建議設(shè)備維護(hù)人員采用性能均衡的變速箱潤滑油，這種潤滑油可以在長時(shí)間為變速箱提供很好保護(hù)的同時(shí)保證變速箱擁有極佳的生產(chǎn)效率。 二、潤滑油的性能指標(biāo) 微點(diǎn)蝕保護(hù) 　　為最大限度的減少塔身上部(up-tower)重量，變速箱一般采用緊湊型設(shè)計(jì)，其中包括齒輪的表面硬化設(shè)計(jì)。經(jīng)過表面硬化處理(滲碳、氮化、感應(yīng)和火焰淬火)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。 　　因此選用的齒輪潤滑油必須擁有防止此類磨損的功能。 　　微點(diǎn)蝕是一種表面磨損現(xiàn)象，主要發(fā)生在齒輪和滾動軸承上。運(yùn)轉(zhuǎn)開始后幾個(gè)小時(shí)內(nèi)，微點(diǎn)蝕作用就能引起表面開裂。這些細(xì)微的裂痕以與表面成淺斜角(通常小于30度)的狀態(tài)不斷擴(kuò)大，繼而形成直徑在10微米以下的微點(diǎn)。在這些微點(diǎn)的共同作用下，表面的裂痕又會被繼續(xù)擴(kuò)大。一個(gè)微點(diǎn)大小在5微米到 20微米之間，深度最高達(dá)10微米，這樣大小是什么概念呢?做個(gè)比較，人類一根頭發(fā)大概40微米粗，所以人們無法用肉眼看到它們。不過這些微點(diǎn)雖然看起來很小，但它們能降低輪齒的吻合度，嚴(yán)重的可導(dǎo)致齒輪斷裂故障。 　　為了盡量避免意外停機(jī)和更換齒輪造成的損失，維護(hù)人員可以使用專門用來防止微點(diǎn)蝕的潤滑油。齒輪潤滑油對微點(diǎn)蝕的保護(hù)功效的高低是一般通過FVA54微點(diǎn)蝕測試(FVA54MicropittingTest)來測量的。 　　該測試包括兩部分，分別是：六次遞增負(fù)荷，每次運(yùn)轉(zhuǎn)16小時(shí);以及80小時(shí)的高負(fù)荷耐久實(shí)驗(yàn)。這兩個(gè)測試都在每分鐘1500轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行，并且使用專門用于微點(diǎn)蝕測試的C型齒輪(C-facedgears)。 　　根據(jù)齒形的吻合程度、微點(diǎn)蝕區(qū)域所占的比例以及重量損耗情況，潤滑油被分為不同的等級，用數(shù)字和高/中/低耐久性來表示。各大齒輪生產(chǎn)商都會建議維護(hù)人員使用至少是“=10高”(=10high)等級的潤滑油。 　　需要注意的是，二次注油無法修復(fù)之前已經(jīng)發(fā)生微點(diǎn)蝕的齒輪。但一旦更換齒輪后，注入的潤滑油可以幫助提高生產(chǎn)效率并延長新齒輪使用壽命。 抗磨損和軸承保護(hù) 　　磨損主要由滑行齒面間的材料移動造成。當(dāng)齒輪油的油膜厚度不夠時(shí)就會造成齒輪間金屬部件的接觸。如果磨損一直持續(xù)下去，就不得不過早地更換齒輪。 　　FZG磨損測試(DIN51354-2mod)利用標(biāo)準(zhǔn)的齒輪機(jī)組在不同的溫度和速度下測試抗擦傷和抗磨損性能。潤滑油的等級根據(jù)其失效級數(shù)(FLS)而定。美孚建議維護(hù)人員應(yīng)該使用失效級數(shù)(FLS)大于14的潤滑油。 　　由于潤滑油質(zhì)量差而損壞軸承也是導(dǎo)致變速箱停機(jī)最為常見的原因之一。風(fēng)機(jī)齒輪油的FAGFE8四級測試可在不同的負(fù)荷、速度和溫度條件下對軸承上潤滑油的性能進(jìn)行測試。該測試的四級分別是磨損測試、混合摩擦、使用期限測試和油泥測試。潤滑油的等級由這四級測試的總體結(jié)果從1到5不等。1級表示該潤滑油可為軸承提供極佳的保護(hù)。 粘度 　　粘度指的是潤滑油在各種高溫和低溫環(huán)境下保持其粘稠性的能力。風(fēng)機(jī)的運(yùn)行環(huán)境非常惡劣。晝夜輪換、寒暑交替，風(fēng)機(jī)的工作環(huán)境有時(shí)低至零下45攝氏度，有時(shí)又會高達(dá)80攝氏度。為了確定潤滑油是否能經(jīng)得住溫度的劇烈變化，維護(hù)人員可以對產(chǎn)品的粘度指數(shù)進(jìn)行評估。粘度指數(shù)可根據(jù)ASTMD2270標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測量，它反映了潤滑油的粘度對溫度變化的抵抗能力。美孚建議維護(hù)人員應(yīng)該選擇粘度指數(shù)在160或160以上的產(chǎn)品。 合成潤滑油與礦物油基潤滑油相比，具有更為突出的粘溫性，并且在很多溫度環(huán)境下都有卓越的潤滑能力。 　　因此，合成潤滑油在變速箱油中使用得更為普遍。 　　例如，美孚SHCXMP320齒輪油的粘度系數(shù)為164，這款高性能的聚烯烴基齒輪油，得到了全世界大部分風(fēng)機(jī)、變速箱和軸承生產(chǎn)商的認(rèn)可。 過濾性能 　　美國齒輪制造商協(xié)會(AGMA)指南對主變速箱中的齒輪油清潔度有嚴(yán)格的要求，原因是保持齒輪油清潔可大大延長零部件的使用壽命。 齒輪油的過濾性能指的是齒輪油在實(shí)際的運(yùn)行條件下通過過濾器，同時(shí)不會堵住過濾器的能力，這種過濾性能經(jīng)常被忽視。標(biāo)準(zhǔn)的過濾性能測試一般都只對表明或不表明運(yùn)行條件的新的不含水的油進(jìn)行評估。大型的風(fēng)力發(fā)電廠已經(jīng)證明，即使按照原始設(shè)備制造商建議更換頻率的兩倍來更換過濾器，一年的總體擁有成本也要超過27.5萬美元。 　　了解齒輪油里的添加劑對過濾性能的影響也很重要。過濾性能一般是以微米等級來界定的。在很多情況下，會使用2到3微米的腎形回路(KidneyLoop)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)變速箱的部件。正確了解和對待微米等級的過濾材料也十分重要。有時(shí)候，添加劑可以從齒輪油里過濾出來或有可能從齒輪油里分離出來，特別是當(dāng)齒輪油與水混在一起時(shí)。另外，濕性和干性的齒輪油的過濾性能是不同的。 為了弄明白影響過濾性能的復(fù)雜因素，美孚建議在需要的時(shí)候一定咨詢潤滑油生產(chǎn)商和過濾器供應(yīng)商，在他們的指導(dǎo)下能正確有效地找到最適合的潤滑油。 耐水性 　　變速箱里的油不能混入水分。但是，由于風(fēng)機(jī)本身運(yùn)行時(shí)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(shí)，變速箱運(yùn)行的溫度高達(dá)80攝氏度，而當(dāng)葉片停止旋轉(zhuǎn)時(shí)，變速箱就會冷卻下來并從空氣中吸取水分或濕氣。因此，水分難免會進(jìn)入變速箱。 這個(gè)時(shí)候，如果使用耐水性差的齒輪油就會導(dǎo)致油泥和水解。為了防止由于水的緣故造成故障，必須找到一種不易吸水但在少量水存在的情況下也能給設(shè)備提供充足潤滑保護(hù)的齒輪油。 　　齒輪油的耐水性特征通過ASTMD1401標(biāo)準(zhǔn)測試進(jìn)行衡量，該測試可測量油的油水分離能力，測試標(biāo)準(zhǔn)以時(shí)間(分鐘)表示。美孚建議維護(hù)人員應(yīng)選擇15分鐘或更低的齒輪油。 　　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，需要通過尖端的技術(shù)來確保品質(zhì)。美孚工業(yè)潤滑油部門投入了大量的資金研發(fā)各種潤滑油并確保其適用于嚴(yán)苛的工作環(huán)境。除了產(chǎn)品的研發(fā)，美孚的工程師們認(rèn)為幫助風(fēng)場作出正確的選擇同樣重要，他們不斷分享在工作中的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，旨在幫助風(fēng)力發(fā)電廠掌握在挑選風(fēng)機(jī)潤滑油時(shí)所需的寶貴經(jīng)驗(yàn)，從而幫助風(fēng)電廠提高生產(chǎn)效率，最大限度減少停機(jī)時(shí)間，并降低維護(hù)和零部件更換成本。