圖1 風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵部件故障率與故障引起的停機(jī)時(shí)間

 

　　從機(jī)組故障引發(fā)的停機(jī)時(shí)間、維護(hù)費(fèi)用與是否容易造成繼發(fā)故障等角度分析，與電氣和控制系統(tǒng)相比，齒輪箱的維護(hù)與可靠性運(yùn)行是風(fēng)電機(jī)組高效工作的核心。Vestas 公司就曾經(jīng)一次性更換了80臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)的齒輪箱，損失巨大；Micon 公司因幾千臺齒輪箱的質(zhì)量問題被迫更換，導(dǎo)致公司破產(chǎn)。

　　而國內(nèi)、外的應(yīng)用實(shí)踐表明，在風(fēng)電齒輪箱的所有零部件里，軸承是最薄弱的環(huán)節(jié)之一，據(jù)統(tǒng)計(jì)，齒輪箱故障中約80%是由軸承失效所致。雙饋式風(fēng)電機(jī)組齒輪箱基本上都是由行星級和平行級組成，對于輸入端軸承，由于其轉(zhuǎn)速低、負(fù)荷大，導(dǎo)致輸入軸軸承也就是行星架支承軸承的油膜形成往往比較難，摩擦面之間形成邊界潤滑，并且當(dāng)剎車或是其他出現(xiàn)軸向載荷交替變換方向的工況時(shí)，主軸及其后面連接的行星架在軸向可能會有竄動，對圓柱滾子軸承造成沖擊，產(chǎn)生更大磨損。對于輸出端主要應(yīng)用圓柱滾子軸承及四點(diǎn)接觸球軸承組合，在高速、低載情況下，圓柱滾子軸承容易出現(xiàn)滾子打滑和滾道滑傷，而球軸承會出現(xiàn)滑傷和微剝落等損傷。

　　應(yīng)用實(shí)踐及齒輪箱的各種臺架試驗(yàn)表明以上各軸承的早期故障多與潤滑不良有關(guān)，主要原因有：

　　(1) 在低速、高載條件下潤滑劑不能形成有效油膜，磨損量快速增加；

　　(2) 由于環(huán)境溫度過低，潤滑油流動性變差，造成潤滑油無法到達(dá)需潤滑部位而造成磨損；
　　(3) 由于機(jī)組長時(shí)間運(yùn)行，導(dǎo)致軸承部位油溫偏高，如果潤滑油的高溫粘度小容易造成油膜破壞，提前失效而損壞軸承表面；

　　為了避免上述情況的存在，并結(jié)合風(fēng)電齒輪箱的工況條件，我公司經(jīng)過近兩年時(shí)間的研發(fā)、試驗(yàn)，開發(fā)出風(fēng)電專用齒輪油SHG320，實(shí)現(xiàn)了對增速箱齒輪軸承的有效保護(hù)，產(chǎn)品的軸承保護(hù)性能從如下幾點(diǎn)進(jìn)行闡述：

　　第一，產(chǎn)品具有優(yōu)異的極壓性和抗磨性能，完全通過了FE-8軸承臺架試驗(yàn)評定。對于風(fēng)電機(jī)組齒輪箱中的軸承而言，其使用的潤滑油是否滿足FE 8臺架實(shí)驗(yàn)是衡量該品種潤滑油能否提供對其充分保護(hù)的關(guān)鍵。（試驗(yàn)方法DIN 51819-3《潤滑劑的檢驗(yàn) 在滾珠軸承試驗(yàn)裝置FE8的機(jī)械動力試驗(yàn) 第3部分:潤滑油、軸向滾柱軸承試驗(yàn)方法》）。

　　第二，全合成配方設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品具有極高的粘度指數(shù)，確保低溫流動性和高溫穩(wěn)定粘度。目前，在用風(fēng)電潤滑油的選擇是按照多40℃溫度下運(yùn)動粘度為320 mm²/s進(jìn)行的選擇，而齒輪箱的工作溫度多在55～65℃左右，甚至更高溫度，如何在高溫下滾動表面間依舊能保持足夠的油膜厚度呢？我們認(rèn)為，必須選用全合成型潤滑油，例如PAO（聚α-烯烴，第Ⅳ類基礎(chǔ)油），因?yàn)槠漭^高的粘度指數(shù)（粘度隨溫度變化的函數(shù)），粘度指數(shù)越高，粘度隨溫度的變化影響越小，對軸承的保護(hù)作用越好。

　　第三，配方中PAO合成油的應(yīng)用，賦予產(chǎn)品具有最適宜的“粘度比k”。粘度比k是一個(gè)表示油膜形成能力的指標(biāo)，以量化的方式確定軸承工作的潤滑條件，公式（2）為粘度比k的計(jì)算公式：

　　粘度比k=工作粘度V∕參考粘度V₁                          ------ （2）

　　式中：工作粘度：潤滑劑在工作溫度下的粘度，由粘溫曲線確定。

　　參考粘度：在工作溫度下，將滾動表面完全分開的最小粘度。

　　由定義可知，要使軸承得到較好的潤滑條件，k應(yīng)該大于等于1，但粘度比不應(yīng)該過大，否則粘度的增加可能會使軸承的工作溫度升高。

　　此外，我公司的產(chǎn)品獲得了風(fēng)電齒輪箱的權(quán)威認(rèn)證——西門子·弗蘭德認(rèn)證，通過了苛刻條件下的FE-8軸承試驗(yàn)，進(jìn)一步證明奧吉娜風(fēng)電潤滑油對增速箱齒輪軸承的保護(hù)性能。

　　只有選擇合適的風(fēng)電潤滑油，才能最大限度的保證風(fēng)機(jī)齒輪箱軸承的可靠性運(yùn)行。希望可以通過本文增加現(xiàn)場工程技術(shù)人員對于潤滑油的認(rèn)識深度，通過提升潤滑效果不斷降級故障率、減少計(jì)劃外停機(jī)時(shí)間。