風力發(fā)電機齒輪油選用方法

由于風輪機結構、性能的復雜性，一款性能平衡的潤滑油品所需要滿足的質量標準亦較復雜。風電機組的日常維護越來越成為風電企業(yè)面前的一道難題，而對于維護來說，選對潤滑油則至關重要。

風力發(fā)電機齒輪油潤滑點：高等級潤滑油能預防微點蝕

在一臺風力發(fā)電機上分布著多個潤滑點。齒輪箱是風電機組的核心部件，也是最難潤滑的部分。眾所周知，齒輪箱也是風力發(fā)電機上最為昂貴的組件。一般來說，更換一個 1.5 兆瓦風輪機齒輪箱的花費超過 25 萬美元。齒輪箱在出廠時都會填裝合成潤滑油，確保風機正常運行三年，而多數(shù)齒輪箱的標準質保期僅為一年。當齒輪箱過了質保期之后，維護人員就需要適時地選擇潤滑油替換，也就是所謂的“售后服務用油”。受到各種不可預知的風和負載影響，主齒輪箱很容易產生微點蝕（一種表面疲勞現(xiàn)象，會產生表面裂紋、細小凹坑、斷裂表面、直至齒輪破裂），因而需要一款合適的齒輪潤滑油來防止這一類型的磨損。

風力發(fā)電機齒輪油粘度特性：高性能合成潤滑油性能優(yōu)越

風輪機常處于嚴苛的工作條件下，從早到晚，從酷暑到寒冬，風輪機所經受的工作環(huán)境溫度低至零下40 攝氏度，高則達到 80 攝氏度。要使風輪機在如此大溫差的情況下正常運轉，需要潤滑油具備優(yōu)越的粘度特性。鐵霸實驗室通過 ASTM D2270 來測定粘度指數(shù)，并對潤滑油抵抗粘度隨溫度變化而發(fā)生變化的能力進行了評定。試驗表明，與礦物潤滑油相比，合成潤滑油在粘度特性方面擁有巨大的優(yōu)勢，能夠在廣泛的溫度范圍內提供出色的潤滑性能。維護人員在日常保養(yǎng)過程中應使用合成潤滑油產品，并建議選用粘度指數(shù)為“160”或更高的產品。

風力發(fā)電機齒輪油過濾性：選對潤滑油降低更換成本

一般來講，過濾性指標都是以微米級（μ）為單位。我們通常使用 2μ 腎循環(huán)過濾器和 5μ 主過濾器來濾清潤滑油并保護風輪機齒輪箱部件。潤滑油的過濾性會根據其干濕狀態(tài)而發(fā)生變化，特別是當潤滑油中含有水的時候，其中的添加劑可能會被過濾掉，或者有被排出潤滑油之外的趨勢。如果在潤滑油中增添有效的添加劑，會大大提高潤滑油的過濾性。 由于維護人員對過濾性了解不多，在選擇潤滑油時應向潤滑油生產廠商和過濾器供應商咨詢產品性能，以確定哪款潤滑油最適合你所使用的過濾器。

風力發(fā)電機齒輪油耐水性：避免產生殘留物質

鑒于風力發(fā)電機工作原理，我們不可能將潤滑油和水完全隔離開來。當風輪機葉片轉動時，齒輪箱的工作溫度將高達 95攝氏度。當葉片停止轉動時，齒輪箱將逐漸冷卻并從空氣中吸收水分或濕氣。當它開始“呼吸”的時候，水分就會進入齒輪箱。水進入齒輪箱后，會稀釋、分解潤滑油，并導致殘留物的產生，損壞齒輪箱。為了防止出現(xiàn)耐水性問題，應當選用一款不易保留住水分的齒輪潤滑油。同時，如果潤滑油能在包含少量水分的情況下為設備提供充分保護，那就更完美了。潤滑油的耐水特性可以通過 ASTM D1401 來評估，該試驗能夠測量潤滑油排除水分的能力，其測量結果以時間為單位（分鐘）。維護人員應當選用分值為“15 分鐘”或更短時間的潤滑油。

風力發(fā)電機齒輪油的抗微點蝕性能滿足Flender AG和Winergy要求，亦符合US Steel 224，AGMA9005-E02和DIN51517 Part 3要求。同時對各類密封件及密封材料相容性好。適用于風力發(fā)電設備齒輪箱及塑料擠壓齒輪箱。能夠滿足各種型號封閉齒輪的潤滑需要，如正齒輪，蝸輪，準雙曲面齒輪等。除適用于風力發(fā)電機設備及塑料擠壓的齒輪箱，也適合鋼鐵行業(yè)、造紙行業(yè)等設備的齒輪箱。鐵霸風力發(fā)電機齒輪油與礦物齒輪油相容，但摻用可能減低其性能。為得到最佳效能，建議徹底清除舊油品及沖洗齒輪箱。勿與其他齒輪油混用，以免影響風力發(fā)電機齒輪油性能的發(fā)揮。

風力發(fā)電機齒輪油微點蝕保護

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計，其中包括齒輪的表面硬化設計。經過表面硬化處理（滲碳、氮化、感應和火焰淬火）的齒輪在復雜的氣候條件和運行負荷下極易受到微點蝕的影響。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。運轉開始后幾個小時內，微點蝕作用就能引起表面開裂。這些細微的裂痕以與表面成淺斜角（通常小于30度）的狀態(tài)不斷擴大，繼而形成直徑在10微米以下的微點。在這些微點的共同作用下，表面的裂痕又會被繼續(xù)擴大。一個微點大小在5微米到20微米之間，深度最高達10微米，這樣大小是什么概念呢？做個比較，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。不過這些微點雖然看起來很小，但它們能降低輪齒的吻合度，嚴重的可導致齒輪斷裂故障。

為了盡量避免意外停機和更換齒輪造成的損失，維護人員可以使用專門用來防止微點蝕的潤滑油。齒輪潤滑油對微點蝕的保護功效的高低是一般通過FVA54微點蝕測試（FVA54MicropittingTest）來測量的。

該測試包括兩部分，分別是：六次遞增負荷，每次運轉16小時；以及80小時的高負荷耐久實驗。這兩個測試都在每分鐘1500轉的轉速下進行，并且使用專門用于微點蝕測試的C型齒輪（C-facedgears）。

根據齒形的吻合程度、微點蝕區(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。各大齒輪生產商都會建議維護人員使用至少是“=10高”（=10high）等級的潤滑油。

需要注意的是，二次注油無法修復之前已經發(fā)生微點蝕的齒輪。但一旦更換齒輪后，注入的潤滑油可以幫助提高生產效率并延長新齒輪使用壽命。

風力發(fā)電機齒輪油抗磨損和軸承保護

磨損主要由滑行齒面間的材料移動造成。當齒輪油的油膜厚度不夠時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）利用標準的齒輪機組在不同的溫度和速度下測試抗擦傷和抗磨損性能。潤滑油的等級根據其失效級數(shù)（FLS）而定。鐵霸潤滑油建議維護人員應該使用失效級數(shù)（FLS）大于14的潤滑油。

由于潤滑油質量差而損壞軸承也是導致變速箱停機最為常見的原因之一。風機齒輪油的FAGFE8四級測試可在不同的負荷、速度和溫度條件下對軸承上潤滑油的性能進行測試。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。

風力發(fā)電機齒輪油粘度

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。風機的運行環(huán)境非常惡劣。晝夜輪換、寒暑交替，風機的工作環(huán)境有時低至零下40攝氏度，有時又會高達80攝氏度。為了確定潤滑油是否能經得住溫度的劇烈變化，維護人員可以對產品的粘度指數(shù)進行評估。粘度指數(shù)可根據ASTM D2270標準進行測量，它反映了潤滑油的粘度對溫度變化的抵抗能力。鐵霸潤滑油建議維護人員應該選擇粘度指數(shù)在160或160以上的產品。

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。

風力發(fā)電機齒輪油過濾性能

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際的運行條件下通過過濾器，同時不會堵住過濾器的能力，這種過濾性能經常被忽視。標準的過濾性能測試一般都只對表明或不表明運行條件的新的不含水的油進行評估。大型的風力發(fā)電廠已經證明，即使按照原始設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風機變速箱的部件。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，特別是當齒輪油與水混在一起時。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雜因素，鐵霸潤滑油建議在需要的時候一定咨詢潤滑油生產商和過濾器供應商，在他們的指導下能正確有效地找到最適合的潤滑油。

風力發(fā)電機齒輪油耐水性

變速箱里的油不能混入水分。但是，由于風機本身運行時特點，要使風機里的油和水完全分離幾乎是不可能的。當葉片在旋轉時，變速箱運行的溫度高達80攝氏度，而當葉片停止旋轉時，變速箱就會冷卻下來并從空氣中吸取水分或濕氣。因此，水分難免會進入變速箱。

這個時候，如果使用耐水性差的齒輪油就會導致油泥和水解。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備提供充足潤滑保護的齒輪油。齒輪油的耐水性特征通過ASTM D1401標準測試進行衡量，該測試可測量油的油水分離能力，測試標準以時間（分鐘）表示。鐵霸潤滑油建議維護人員應選擇15分鐘或更低的齒輪油。

風機變速箱潤滑油是現(xiàn)代工業(yè)世界中最具挑戰(zhàn)性的工業(yè)潤滑應用領域之一，需要通過尖端的技術來確保品質。鐵霸工業(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苛的工作環(huán)境。除了產品的研發(fā)，鐵霸的工程師們認為幫助風場作出正確的選擇同樣重要，他們不斷分享在工作中的實踐經驗，旨在幫助風力發(fā)電廠掌握在挑選風機潤滑油時所需的寶貴經驗，從而幫助風電廠提高生產效率，最大限度減少停機時間，并降低維護和零部件更換成本。

風力發(fā)電機齒輪油中有極其優(yōu)異的抗磨損保護，這是采用了高性能的極壓添加劑系統(tǒng)和高品質基礎油的先進配方生產，為高沖擊負荷下工作的重載齒輪系統(tǒng)提供高效的防微點蝕保護。

當然，只是表面保護是遠遠不夠的，還需要全面保護，由于采用高耐久性添加劑配方，使得在很長工作時間都能保持低泡性能和最大的油膜厚度保護性能。不僅如此，還具有優(yōu)異的水分離特性，對水污染會引起重大危害的循環(huán)式潤滑系統(tǒng)提供極佳的保護性能，防止系統(tǒng)損壞。

此外，由于采用優(yōu)質的全合成基礎油和高性能復合添加劑，風力發(fā)電機齒輪油具有良好的抗剪切性，抗氧化性和高低溫適用性，可在-40℃到200℃范圍內使用。

風力發(fā)電機齒輪油一般選用優(yōu)質聚α烯烴全合成基礎油和高性能復合添加劑，經特殊制備工藝精心調制。可以在極端環(huán)境溫度及惡劣工況條件下使用，能有效防止齒輪在運行中微點蝕的產生，同時具有抗極壓和重負荷工業(yè)齒輪油的特性，在齒面形成極強的油膜，延長齒輪使用壽命。高粘度指數(shù)的聚α烯烴全合成基礎油，高低溫性能卓越，可使用于高溫地區(qū)和嚴寒地區(qū)的長壽命齒輪油。知名的風力發(fā)電機齒輪油像WIND TURBINE GEAR OIL鐵霸風力發(fā)電機齒輪油就是選用優(yōu)質聚α烯烴全合成基礎油和高性能復合添加劑精制而成，性能卓越。

風電機組的潤滑系統(tǒng)主要有稀油潤滑（或稱礦物油潤滑）和干油潤滑（或稱潤滑脂潤滑）兩種方式。風機的齒輪箱和偏航減速齒輪箱采用的是稀油潤滑方式；干油潤滑部件有發(fā)電機軸承，偏航軸承等。

風機的齒輪箱和偏航減速齒輪箱采用的是稀油潤滑方式，其維護方法是補加和采樣化驗，若化驗結果表明該潤滑油已無法再使用，則進行更換。干油潤滑部件有發(fā)電機軸承，偏航軸承，偏航齒等。這些部件由于運行溫度較高，極易變質，導致軸承磨損，定期維護時，必須每次都對其進行補加。另外，發(fā)電機軸承的補加劑量一定要按要求數(shù)量加入，不可過多，防止太多后擠入電機繞組，使電機燒壞。