來源：2022年電力行業技術監督工作交流會暨專業（yè）技術論壇

作者：晁衛

隨著國民經濟的快（kuài）速發（fā）展，風電作為Z清（qīng）潔的能源之一越來越引起重視，而風力機（jī）組是風能發電係統的重要組成部分，其（qí）運行維護極其（qí）重要。風（fēng）力發電（diàn）機組的工作環境極其惡劣，其長（zhǎng）期處於極端高低溫、濕氣大、灰塵大的（de）環境中，且大都處於較偏遠地區，維（wéi）修不（bú）便，因此確保其長期穩定可（kě）靠（kào）運轉是Z基本的要求。風力發電機組屬於大型轉動設備，其潤滑的重要性不言而喻。

眾所周知，針對不同的潤滑對象則需要配置不同的潤滑劑，風電機組潤滑係統主要包括兩（liǎng）部（bù）分，一（yī）是主齒輪箱、偏航變槳齒輪箱和液壓係統部件采（cǎi）用的液體潤滑油潤（rùn）滑，二是（shì）主軸軸（zhóu）承、偏航齒圈、變槳（jiǎng）軸（zhóu）承等采用的半固體的潤（rùn）滑脂潤（rùn）滑。風電機組各（gè）重要部位使（shǐ）用的（de）潤滑劑情況詳見表1。

一、主齒輪箱潤滑

除了直驅式風力發電機組外，其他形式的機組都要（yào）應用齒輪箱，齒輪箱是通過齒輪副進行動力傳輸的，風電機組主齒（chǐ）輪（lún）箱見下圖1。

主齒輪箱的（de）部件組成

常用齒輪副：主（zhǔ）齒輪箱常用的齒輪副包（bāo）括（kuò）直（zhí）齒和斜齒圓柱齒輪（lún）副、行星齒輪係兩大部（bù）分。

(1)直齒和斜（xié）齒圓柱（zhù）齒輪副由（yóu）一對（duì）轉軸相（xiàng）互平（píng）行的齒（chǐ）輪構成。直齒圓柱齒輪的齒與齒（chǐ）輪軸平行，而斜齒圓柱齒輪的齒（chǐ）與軸線呈一定角度。人字齒輪在每個齒（chǐ）輪上都（dōu）有兩排傾斜方向的斜齒。

(2)行星齒輪係是一個或多個所謂的行星輪繞著一個太陽（yáng）輪公轉，本身又自轉的齒（chǐ）輪傳動輪係，其原理圖見下圖2。

實際（jì）應用的（de）風力發電機組主齒輪係中，Z常見的形（xíng）式是由行星齒（chǐ）輪係和平（píng）行軸輪係混合構成（chéng）的。在直齒輪、斜齒輪、人字齒輪中Z常用的齒形是漸（jiàn）開（kāi）線齒（chǐ）形。這種齒形意味著當基圓勻速轉動時，齒麵產生勻速位移，接觸線是一條直線。

齒輪箱分類：風力發電機組齒輪箱的種類很多，按照傳統（tǒng）類型可分為圓柱齒（chǐ）輪箱、行星（xīng）齒輪箱以及它們互相組合起（qǐ）來（lái）的齒輪箱;按照傳動（dòng）的級數可分為單級和多級齒（chǐ）輪箱;按照傳動（dòng）的布置形式又可分為展開式、分流（liú）式、同軸式（shì）以及混合式等。

箱體和軸承構造：傳動齒輪（lún）副置於（yú）箱體之中，要求箱體必（bì）須具備（bèi）足夠的剛（gāng）性承受力和力矩（jǔ），以防止變形，保（bǎo）證傳動的質量。箱體在進行（háng）大（dà）批量生產時（shí），常采用球墨（mò）鑄鐵和其他高強度鑄鐵的箱（xiāng）體，其減振性好，且易於切削加工（gōng），而進行單件、小批量生產時（shí），常采用焊接或者焊接與鑄造（zào）相結合的箱體。

為了便於裝配和定期（qī）檢查齒（chǐ）輪的齧合狀態，在箱（xiāng）體上通常（cháng）設有觀察（chá）窗，且機座旁（páng）一般設有連體吊（diào）鉤，供起吊整台齒輪箱用，另外會把齒輪箱安裝在由高（gāo）強度橡膠和鋼（gāng）墊做成的彈性支座上，以達到減小齒輪箱傳到機（jī）艙機座振動的目的，在箱體上還設有透氣罩油位指示器、注（zhù）油器和放油孔。齒輪箱上（shàng）常（cháng）采用的軸承（chéng）有圓柱（zhù）滾子軸承、圓（yuán）錐滾子軸承、調心滾子軸承等，而（ér）在所（suǒ）有滾動軸承中，調心滾子軸承的（de）承載能力Z大，且能夠廣泛應用在（zài）承（chéng）受較大負載或者難（nán）以（yǐ）避免同軸誤差和撓曲較大的支承部位。

密封（fēng）裝置：齒輪箱軸伸（shēn）部位的密封裝置一方麵能夠防止（zhǐ）潤滑油外泄，另一方麵能防止雜質進入箱體內。常用的密（mì）封裝置有非接觸式密（mì）封和接觸式密封兩種。

(1)非接觸式密封：常用的有氣膜密封（fēng）和濾膜密封，其可以實現（xiàn）密封介質的零泄漏，徹底消除（chú）對環（huán）境的（de）汙染，且所有的非接觸式密封均不（bú）會產生磨損（sǔn），使用時（shí）間長。

(2)接（jiē）觸式密封：接觸式密封是使用密（mì）封件的密封，密封件應可靠、耐久、摩擦阻力小、容易裝拆，應能隨壓力（lì）的升高而提高密封能力和有利於自動補償磨損。旋轉軸常（cháng）用唇（chún）形密（mì）封圈。

主齒輪箱潤（rùn）滑油的工況要求

作為風（fēng）電機組核心傳動部件，考慮到主（zhǔ）齒輪箱摩擦副既有低速重載（zǎi）工況、又有高速輕載工況，且所處環境惡劣，對其使用（yòng）的潤滑油（yóu）運動粘度、極壓抗磨性能、抗乳化性能、氧化?定性和熱安定性能（néng）、防鏽防腐蝕性能、抗泡沫性能都有較高要求。

主齒（chǐ）輪（lún）箱潤滑油監測指標和周期

(1)監測必做指標：運動粘度(40℃)、水分含量、元素含量、PQ 指數、紅（hóng）外分析，分析鐵（tiě）譜、清潔度（dù）、酸值為主齒輪箱（xiāng）油液監（jiān）測的選做指標。

(2)監測周（zhōu）期：每年監（jiān）測一次，監測結果異常的，根據油液報告進行複檢;機組出質保前三個月需監測一次，作為出質保（bǎo）時大部件運行狀態（tài）判定的依據之一，此次（cì）監（jiān）測可包含在上述（shù）所規定的（de）監測頻（pín）次內。

二、偏（piān）航和變槳齒輪箱潤（rùn）滑（huá）

偏航機構與機組控製係統配合，轉動（dòng）機艙使風（fēng）輪掃掠麵與（yǔ）風向（xiàng）保持垂直，使風輪始終處於迎風狀態，以保證風（fēng）力發電機（jī）具有Z大的發電能力，偏（piān）航係統結構見下圖3;變槳機構是通過改變（biàn）安裝在輪轂上的葉片槳距角的大小，使葉片（piàn）剖麵的攻（gōng）角發生變化來迎合風速變化，從（cóng）而改（gǎi）變葉片氣動特性，使槳葉和整機的受力狀況（kuàng）大為改善，變槳係統結構見下圖4。

偏（piān）航和變槳齒輪箱部件的組成

風力（lì）發電（diàn）機組偏航（háng）和變槳齒輪箱上有（yǒu）可直接安裝伺服電機軸的電機法蘭，齒輪箱上具（jù）有四級或五級行（háng）星傳動（dòng）機構，每（měi）級行星（xīng）傳動機構均具有太陽輪、行星輪、行星軸、行星架（jià），齒輪箱（xiāng）的輸入軸與一級太陽輪齧（niè）合。另外主流的偏航（háng）和（hé）變槳齒輪箱（xiāng）都采用了NGW行星傳動（dòng），其具有（yǒu）功率密度大、結構緊湊、傳動效（xiào）率高、傳動比大（dà）、運行平穩、抗衝擊和抗振動能力強等優點。

偏航和變槳齒輪箱潤（rùn）滑油的（de）工況要求

偏航和（hé）變槳齒輪（lún）箱（xiāng）均存在低速重載、啟停較頻繁、扭矩（jǔ）較大等特點。變槳齒輪箱隨槳葉360度旋轉，受到的衝擊更大，且大部分時間在工作，理論上工況（kuàng）更惡劣，對可靠性要求（qiú）更高;而偏航（háng）齒輪箱僅部分時間工作，立式安裝在機艙內，維護較變槳稍方便一些。但由於（yú）被動偏航等非正（zhèng）常工況存在，對其使用的潤滑（huá）油要有承載能力高、極壓抗磨性能好、稠度大等特性，一般使用VG320或VG220合成型齒輪（lún）油。

偏航和變槳齒（chǐ）輪（lún）箱潤滑油監測指標和周期

(1)監測必（bì）做指標：運動粘度、元素含量（liàng）、PQ指數、紅外分析。

(2)監測周期：機組出質保前需按機組數量20%的比例對全場機組偏航和變槳齒輪箱（xiāng）油進行抽檢，對於檢測結果不（bú）合格的應與整機廠商協商更換。

三、液壓係統潤滑

液壓係統是以有壓液體為介質，實現動力傳輸和運動控製（zhì）的機械單元，其（qí）具有傳動（dòng）平穩、功率密度大（dà）、容易實（shí）現無級調速、易於（yú）更換元器（qì）件和過載保護可靠等優（yōu）點，在大型風（fēng）力發電機組中得到廣泛應用。

在定（dìng）槳距風力發電機組中，液壓係統主要用於空氣動力製動（dòng）、機械製動，以及偏（piān）航驅動與（yǔ）製動;在變槳距風力發電機組中，液壓係統主要用於控製變距機構（gòu）和機械製動，也用於偏（piān）航驅（qū）動與（yǔ）製動。此外液壓係統（tǒng）還常用於齒輪箱潤滑油液的冷卻和（hé）過（guò）濾、發電機水冷、變流器的溫度控製、開關機（jī）艙和驅動起（qǐ）重機等，風電機組液壓係統結（jié）構見下圖5。

液壓係統的部件組成

風力發電機的液壓係統是一個公共服（fú）務係（xì）統，它為風力發電（diàn）機上一切使用（yòng）液壓驅動（dòng）力的裝置提供動力，其主要功（gōng）能（néng）是（shì）為變漿控製裝置（zhì）、安全漿距控製裝置、偏航驅動和製動裝置、停機（jī）製動（dòng）裝置提供液壓驅（qū）動力。

液壓係統由動力元（yuán）件（jiàn）、控製元件、執行元件和輔助元件組成（chéng）。動力元件（jiàn）將機械能轉換為液體壓力能，如液壓（yā）泵（bèng）;控製元（yuán）件控製係統壓力、流量、方向以及進行信號轉換和放（fàng）大（dà），作為控製元件的主要是各類液壓（yā）閥;執行元（yuán）件將流體的壓力能（néng）轉換為（wéi）機械能，驅動各類機構，如液壓缸;輔（fǔ）助（zhù）元（yuán）件為保（bǎo）證係統正常工作（zuò）除上述3種元件外的裝置（zhì），如油箱、過濾器、蓄能器、管件（jiàn）等。

液壓係統潤滑油的工況要求

在定槳距風（fēng）力發電機組中，液壓係統的主要任務是驅（qū）動風力發電機組的氣動刹（shā）車和機械刹車（chē）;在變槳（jiǎng）距風力發電機組（zǔ）中，液壓係統主要控製變距機（jī）構，實現風力發電機組的轉速控製（zhì）、功率（lǜ）控製，同時也（yě）製控機械刹車機構，其使用的液壓（yā）油要具有良好（hǎo）粘溫性能、防（fáng）鏽防腐性能、清潔度（dù）等性能，多采用VG32合成液壓油（yóu）。

液壓係（xì）統潤滑油監（jiān）測指標和周期

(1)監測指標：包含運動（dòng）粘度(40℃)、水分（fèn）含量、元素含量、PQ指數、清潔度、紅（hóng）外分析。

(2)監測（cè）周期：機（jī）組出（chū）質保前三個月需對全部機組液壓油監測一次，對於（yú）檢測不合格的液壓油應與整機廠（chǎng）商協商更換;使用時間達到5年時，對全部機組液壓油定檢1次，之後每兩年檢測（cè）1次，對於定檢過程中發現（xiàn）的異常案例應按照油液監測報告建（jiàn）議適當（dāng）增（zēng）加取（qǔ）樣頻次（cì）或（huò）更換液壓油。

四、結束語

通過對風電機組主齒輪箱、偏航變槳齒輪箱、液壓（yā）係統潤滑方麵的簡介，體現了潤滑管理在風電場運行中（zhōng）重要性，做好潤滑油的化驗工作，掌握潤滑油物（wù）化特性，能夠及時發現機組大部件（jiàn）的磨損狀況，可以有效提高風電機組運（yùn）行的可靠性（xìng）。

通過對風電（diàn）機組齒輪箱、偏航變槳齒輪箱、液壓係統的介紹，反應潤滑對於風電機組大部件（jiàn）的安全（quán）穩點運行具有重要意義，直接關係到（dào）風電機組（zǔ）設備的可靠性和發電量，並且對運行中（zhōng）的潤滑油的化驗指標和周（zhōu）期加以闡述。