風能

　　風能是世界上最豐富的可再生能源之一。在風能推動下風機的葉片高速旋轉(zhuǎn)，繼而源源不斷地輸出電能。過去幾年中，風力發(fā)電這種可再生的能源利用模式，在全球得到了迅猛發(fā)展。我國在風能利用方面潛力巨大，根據(jù)中國可再生能源行業(yè)協(xié)會預測：2020年中國的風電裝機容量將達到2億3000萬千瓦。


　　在不斷提高風電電力產(chǎn)量的同時，確保原有的和新裝的風機能夠長期穩(wěn)定運轉(zhuǎn)是關鍵，而潤滑則是重要的保障。所以，風電設備苛求潤滑油性能均衡，并具有兼顧風電生產(chǎn)效率和設備保護兩重功能。

　　風機的潤滑部位

　　風機有幾個主要的潤滑部位，包括主變速箱（maingearbox）、變槳和偏航變速箱（ancillarypitchandyawgearboxes），制動液壓控制和變槳控制（hydrauliccontrolsforbrakingandpitchcontrol），變槳（pitch）、偏航和主軸承（yawandmainbearings）以及發(fā)電機軸承（generatorbearings）等，在這些潤滑部位當中，最最關鍵的是主變速箱。

　　帶動發(fā)電機運轉(zhuǎn)的主變速箱可以說是齒輪傳動型風機的心臟。因其對整個系統(tǒng)的正常運作至關重要，主變速箱的設計、制造通常都非常先進，造價不菲，一旦發(fā)生故障，更換主變速箱代價高昂。例舉：為一個功率是1.5兆瓦渦輪機更換主變速箱時，購買新變速箱、租用起重設備、停工引起的收入損失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

　　微點蝕保護問題

　　為了最大限度減少塔身上部重量，變速箱采用緊湊設計，包括齒輪的表面硬化設計。但經(jīng)表面硬化處理（如滲碳、氮化、感應和火焰淬火 ）后的齒輪在復雜的氣候條件和運行負荷下極易受到微點蝕（micropitting）的影響。選用的齒輪潤滑油脂必須具有防止此類磨損的功能。

　　微點蝕是一種主要發(fā)生在齒輪和滾動軸承上的表面磨損現(xiàn)象，運轉(zhuǎn)開始幾小時內(nèi)，微點蝕作用就能引起表面開裂，這些無法用肉眼著到的細微裂痕，以與表面成小于30度的淺斜角不斷擴大繼而形成直徑10微米以下的微點。在這些微點的共同作用下，表面裂痕繼續(xù)擴大，它們能降低齒輪的吻合度或可導致齒輪斷裂故障。專門用於防止微點蝕的齒輪潤滑油其微點蝕保護功效高低是通過FVA54微點蝕測試（FVA54Micropitting）進行測量的，潤滑油對微點蝕的保護功效用數(shù)字和高/中/低耐久性來分級表示，建議至少使用“=10高”（=10high）等級的潤滑油。

　　潤滑油抗磨損性能

　　滑行齒面間的材料移動造成磨損。當齒輪油的油膜厚度不足時，齒輪間的金屬部件直接接觸，磨損將一直持續(xù)以致不得不提早更換齒輪。常以FZG磨損測試（DIN51354-2mod）方法測試潤滑油的抗擦傷和抗磨損性能，以其失效級數(shù)（FLS）表示潤滑油的抗磨損效能。風機變速箱中的齒輪潤滑油要求失效級數(shù)大于14。

　　潤滑油粘度指數(shù)

　　風力發(fā)電機的運行環(huán)境非常惡劣，晝夜輪轉(zhuǎn)、寒暑交替，環(huán)境溫度或低至零下45攝氏度或高達80攝氏度。經(jīng)得住溫度劇烈變化的潤滑油必須具有相當?shù)恼扯戎笖?shù)。常以ASTM D2207標準方法測量，要求粘度指數(shù)為等於或大于160。由於合成潤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(huán)境下都有卓越的潤滑能力，因此，合成油更為普遍地被采用於風電設備的變速箱用油中。

　　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部件的使用壽命，因此，對主變速箱中的齒輪油有著嚴格的清潔度要求。齒輪油的過濾性是指在實際運行條件下，齒輪油通過過濾器并且不堵過濾器的能力。油品的過濾性能很重要但卻經(jīng)常被忽視。

　　實際運行中，過濾器更換頻率往往超過設備制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般只對不含水的新油進行評估。過濾性能是以微米等級來界定的。風電設備很多情況下是使用2到3微米的腎形回路過濾器和5微米主過濾器來清潔齒輪油和保護風機變速箱部件。

　　潤滑油耐水性

　　變速箱中的油不允許混入水分。但是，由于風機本身的運行特點，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(zhuǎn)時，變速箱運行溫度高達80攝氏度，而當葉片仃止旋轉(zhuǎn)時，變速箱冷卻下來并從空氣中吸取水分或濕氣。由此，水分難免會進入變速箱。耐水性差的齒輪油會因水分的進入產(chǎn)生油泥和水解，從而導致設備故障。

　　變速箱用的齒輪油必須不易吸水但在少量水存在的情況下仍能給設備提供充足的潤滑保護。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，以油水分離時間（分鐘）表示。風機變速箱齒輪油的油水分離能力要求為≤15分鐘者適用。

　　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，需要通過尖端技術來確保品質(zhì)，適用于嚴苛的工作環(huán)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生產(chǎn)效率，最大限度減少停機時間，降低維護和零部件更換成本，從而保障風電的順利發(fā)展。