風電設備主要潤滑特點及潤滑要(yào)求(qiú)

2019-12-24

  風能是世界上Z豐富的可(kě)再生能源之一。在風能推動下風機的葉(yè)片高速旋轉(zhuǎn),繼(jì)而源源不斷地輸出電能。過去幾年中,風(fēng)力發電這種可再生的能源利用(yòng)模式,在全球得到了迅猛發展。我國在風能利用方(fāng)麵潛力巨大,根據中國可再生能源行(háng)業(yè)協會預測:2020年中國的風電裝機(jī)容量將達到2億3000萬千瓦。
  在不斷提(tí)高風電電力產量的同時,確保原(yuán)有的(de)和新裝的風(fēng)機能夠(gòu)長期穩(wěn)定運轉(zhuǎn)是關鍵,而潤滑則(zé)是重要的保障。所以,風電設備苛(kē)求潤滑油性能均衡,並具有兼顧風電生產效率和設備保護兩重(chóng)功(gōng)能。
  風機的潤滑部位
  風機有幾個主要的潤滑部位,包括主(zhǔ)變速箱、變槳和偏航變速箱,製動液壓控製和變槳控製,變槳、偏航(háng)和主軸承以及發(fā)電機軸承等,在這些潤滑部位當中(zhōng),ZZ關鍵的是主變速(sù)箱(xiāng)。
  帶動發電機運(yùn)轉的主變速(sù)箱(xiāng)可以(yǐ)說是齒輪傳(chuán)動型風機的心髒。因其對(duì)整個係統的正常運作至關重要,主變速箱(xiāng)的設計、製造通常都非常先進,造價(jià)不菲,一旦發生故障,更(gèng)換(huàn)主變速箱代價高昂。例(lì)舉:為一個功率是1.5兆瓦渦輪機更(gèng)換(huàn)主變速箱(xiāng)時,購買新變速箱、租用起重設備、停工引起的收入損(sǔn)失(shī)加以人工費諸項合算,總額將超過25萬美元。
  風機設備對潤滑油的性能要求
  1、微點蝕保護問題 為了Z大限度減少塔身上(shàng)部重量,變速箱(xiāng)采(cǎi)用緊湊設計,包括齒輪的(de)表麵硬化設計。但經表麵硬(yìng)化處理(如滲碳、氮化(huà)、感應和火焰(yàn)淬(cuì)火(huǒ))後的齒(chǐ)輪在複雜的氣候條件和(hé)運行負(fù)荷(hé)下(xià)極易受到(dào)微點蝕的影響。選用(yòng)的齒輪潤滑油脂必須具(jù)有防止此類磨損的功能。
  微點蝕是一種主要發生在齒輪和滾動軸承上的表麵磨損現象,運轉開始幾小時內,微點(diǎn)蝕作用就能引起表麵開(kāi)裂,這些無法用(yòng)肉眼著到的細微裂痕,以與表麵成小於30度的淺斜角不斷擴大繼而形成直徑(jìng)10微米以下的微(wēi)點。在這些微點的共同作用下(xià),表麵裂痕繼續擴(kuò)大,它們能降低齒輪的吻合度或可(kě)導致齒輪斷裂故障。專門(mén)用於防止微(wēi)點蝕的齒輪潤滑(huá)油其微點蝕保護功效高低是通過FVA54微點蝕測試(FVA54 Micropitting)進行(háng)測量的(de),潤滑油對微點蝕的保護功效用數字和高/中/低(dī)耐久性來(lái)分級表示,建議至少使用“=10高”(=10high)等級的潤滑油(yóu)。
  2、潤(rùn)滑油抗磨損性能(néng) 滑行齒麵間的材料移動造成磨損。當齒(chǐ)輪油的油膜厚度不足時,齒輪間的金屬(shǔ)部(bù)件直接接觸,磨損將一直持(chí)續以致不得不提早更換齒輪。常以FZG磨損測試(DIN 51354-2 mod)方法測(cè)試潤滑油的抗擦傷和抗磨損性能,以其失效級數(FLS)表示(shì)潤(rùn)滑油(yóu)的抗磨損(sǔn)效能。風機變速箱中的齒輪潤滑油要求失效級數大於14。
  3、潤滑油粘度指數 風力發電機的運行環(huán)境(jìng)非常惡劣,晝夜輪轉、寒暑交替,環境溫度(dù)或(huò)低至零下45攝氏度或高達80攝氏度。經(jīng)得住溫度劇烈變化(huà)的潤滑油必須具有相(xiàng)當的粘度指數。常以ASTM D2207標準方法測量,要求粘度指數為等於或(huò)大於160。由於合成潤(rùn)滑油較之礦物油基潤滑油具有更為突出的粘溫性,且在多種溫度環境下(xià)都(dōu)有卓越的潤(rùn)滑能力,因此,合成油(yóu)更為普遍地被采用於風電設備(bèi)的變速箱用油中。
  4、潤滑油過濾性能和清潔能力 保持齒輪油清潔可以大大延長零(líng)部件的使用壽(shòu)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(shì)指在實際運行條件下,齒輪油通過過濾器並且不堵過濾(lǜ)器的能力(lì)。油品的過濾性能很重要但卻經常被忽視。
  實(shí)際運行中,過濾器更換頻率往往超過設備製造商的建議更換頻率兩倍不止,致使年運行成本陡增。標準的過濾性能測試一(yī)般隻對不含水(shuǐ)的新油進行評估。過濾性(xìng)能是以微米等(děng)級來界定的。風(fēng)電設備很多情況下是使用2到3微米的(de)腎形回路過濾器和5微米主過濾(lǜ)器來清潔齒輪(lún)油和保護風(fēng)機變速箱部件(jiàn)。
  5、潤(rùn)滑油耐水性 變速箱中的油不允許混入水分。但是,由於風機本身的運行特點,要使風機裏的油和水完(wán)全分離幾乎是不可能的。當葉(yè)片在旋轉時,變速(sù)箱運行(háng)溫(wēn)度高達80攝氏度(dù),而當葉片仃止旋轉(zhuǎn)時(shí),變速箱冷卻下來並從空氣中吸取水(shuǐ)分或濕氣。由此,水分(fèn)難(nán)免會進入變速箱。耐水性差的齒輪(lún)油會因水分的進入(rù)產生油泥和水解,從而導致設備故障。
  變速箱(xiāng)用的齒輪油必須不易(yì)吸水但在少量水存在的情況下(xià)仍能給設備提供充足的潤(rùn)滑保護。齒輪油的耐水性通過ASTM1401標準測試進行,測量油的油水分離能力,以油水分(fèn)離時間(分鍾)表示。風機變速箱齒輪油的油水分離能力(lì)要求為≤15分鍾者適用。
  風機變速箱潤(rùn)滑油是(shì)現代工業世(shì)界中Z具挑戰性的工業潤滑(huá)應用(yòng)領域之一,需要通過尖端技術來確保品質(zhì),適用於嚴苛(kē)的(de)工作環境;而服務風場作出正確的選擇同樣重要,因為風電廠需要提高(gāo)生產效率,Z大限度減少停機時間,降低維護和零部件(jiàn)更換成本,從而保障風電的順利發展。
(來源:ITM工業技(jì)術)
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