风力发电机齿轮箱润滑的四个误区

2015 年 8 月 6 日 张巍（海上小乐）

  近年来，随着中国政府对于环境整治力度的不断加强，作为替代传统高能耗，高污染的燃 煤发电的一种可再生能源，风力发电业的投资力度也持续加大。自 2009 年至 2014 年，平 均新增风电装机容量超过 1700 万千瓦/年，平均新增机组台数 10798 台/年。截止 2014 年 底，中国的风电累计装机容量达到 1.14 亿千瓦，累计装机台数达到 76243 台。未来中国风 能产业规划的每年新增机组台数约为 10000 台，新增风电装机容量约为 2000 万千瓦，可谓 发展一片大好，形势光明。

  然而经常跑风场搞维护的朋友都会发现另一种状况，全国众多风场的新装国产双馈型风力发电机的运行稳定性并不高，频繁出现故障停机，售后检修及维护成本很高。这其中作为极 易造成风力发电机组机械故障的润滑误区，我们不得不重视起来。根据 2014 年美国齿轮制 造协会 AGMA 的统计数据显示，全球工业设备的故障发生率中大约 75%是基于润滑不良或 错误的润滑方式导致的。

如下图 1 所示，主流齿轮箱型风力发电机组的结构中，主要的需要润滑的机械部件如下：

  •主齿轮箱（增速箱）；

  •回转主轴轴承；

  •变桨轴承及驱动减速箱；

  •偏航回转支承及驱动减速箱；

  •联轴器及刹车部分；

  •发电机；

  •循环液压系统； 这其中，主齿轮箱的初装用油量最大，不同机型齿轮油一次性初装量

  从 200 公升到 800 公 升不等，是润滑的重中之重，也是最易产生润滑故障的主要部件。这其中有如下四个误区需 要我们加以纠偏：

  误区一，被动油浴式润滑足够满足风机主齿轮箱润滑要求；传统被动油浴式润滑只能满足风机内部各个结构较为简单的驱动减速齿轮箱的润滑要求，但是已经无法满足结构更为复杂，精密度更高的风机主增速齿轮箱的润滑要求。所以需要逐步使用主动飞溅式润滑替代传统被动油浴式润滑。因为主动飞溅式润滑可以有效提高同型号齿轮箱油的渗透性以及传动散热效果，润滑效果更佳，也更容易冲刷掉各组齿轮啮合面上的摩擦机械杂质以及长期运转后产生的一些含有腐蚀性的粘质胶状残留物。但是这种润滑方式需要配合效率更高的油路循环系统以及更高精度的密封，否则极易造成齿轮油泄漏污染。

  误区二，齿轮油加满为好，忽视油液位标尺；为风机主齿轮箱加注齿轮油时如果加注过满，除了容易导致大家所熟知的油体渗漏污染以及过度润滑造成的齿轮箱过热，更重要的是会造成高温工况下，油雾散发，造成空间有限的风机机舱内部的油雾污染。另外，当机舱内温度降低后，油雾会大量沉降在机舱内的各个机械及电气部件上，再遇高温时，极易造成电气短路甚至燃烧事故。

  误区三，只关注风机主齿轮箱齿轮油的粘温指数，却忽略其清洁度指标；由于大部分风场的温差较大，加之风机长年工作在高空，所以很多风机厂家很重视风机齿轮油的粘温指数，以期油体在高、低温工况下可以保持比较好的理化稳定性，粘度以及低温流动性，从而达到设计润滑要求。但是很多厂家都忽略了主齿轮箱齿轮油的清洁度指标。油体清洁度的高低可以直接影响到油品在高温工作状态下的腐蚀性胶体杂质产生的数量，也可以直接影响油体在低温工况下的清净分散性，从而间接地影响到油体中游离酸碱物及油泥的产生。 目前大部分齿轮箱油供应商的风机主齿轮箱全合成齿轮油的 NAS 清洁度大致在 8~10 的范围内，但这个范围值对于粘度小于 100 号的油品（如 46 号抗磨液压油） 是有效的，但是对于更高粘度的齿轮油（如 150 号，220 号，320 号齿轮油），这 个清洁度范围值并不能有效风机齿轮油在长期免维护的应用下油滤不堵塞，所 以将风机齿轮油的 NAS 清洁度范围值提高到 5~6，将有效减少油滤堵塞报警以及 滤芯及滤筒表面粘质胶状杂质积聚物的堆积问题发生，也可以有效提高油品长期使 用后的稳定性，减少腐蚀性油泥的产生对于齿轮箱内部金属材料以及漆面的腐蚀。 总而言之，油品清洁度不但是影响油品是否可以长期使用的重要指标，更是间接影 响油体变质以及粘度下降的重要参考指标之一。

  误区四，长期使用后的主齿轮箱油是不是越清澈透明越好？齿轮箱油对于齿轮箱就好比人类身体里循环的血液，血液本身就是很有效的一种身体清洁剂，从动脉血循环到静脉血，医生会告诉我们静脉血一般都比动脉血颜色更深。因为动脉血就好比刚装进风机齿轮箱里的齿轮油，清洁度要高，抗氧化性很强，但是通过机体循环后，静脉血中含有很多氧化物质和身体有害杂质，通过肝肾等过滤排毒脏器后将体内有害物质排出体外。齿轮油也是需要具有比较好的清洗能力，能够把齿轮箱内部长期运转后产生的机械杂质，各类氧化物以及化学积聚物从齿轮和轴承的金属面上冲刷下来，避免它们给这些摩擦副运转时造成非正常磨损以及腐蚀。所以长期使用后的齿轮油油样如果很清，并不能说明这个油品性能更好，相反可能是该油品的清洗性和润滑性不良，所以最好结合使用过的油品酸碱度，中和值 和粘度对比其新油的相关出厂参考值以及 PQ 杂质含量来分析会更为准确。