浅谈风电机组润滑管理

姜伟

摘要：随着环境污染和温室气体排放日益严重，风力发电作为有效减缓气候变化、大规模利用风能最经济的方式，得到了世界各国相关人士的高度關注。据统计，风力发电机组在投产后的2--4年是故障高发期，其中80%的机器零件失效归因于磨损，因此，风电润滑技术的研究和发展显得尤为重要。良好的润滑是风电机组安全稳定运行的保障，同时也是降低电力成本的保证。

关键词：风电机组润滑;油品选择;油品分析;优化管理

引言：风电的快速发展对风电润滑管理提出了更高的要求，为保障风电场中风电机组安全稳定运行，风电机组油品润滑管理的全面优化和创新，势在必行。用先进的润滑技术和系统化、网络化的运作模式，从油品选择、状态检测到对润滑维护进行全面优化整合，以提升设备润滑管理水平。

1.国内外研究现状

欧洲风能协会分析指出，风能领域的最新产品和先进技术主要出现在荷兰、丹麦、西班牙、德国、美国和瑞典等国家。风电行业在我国“十三五”规划、十九大报告提出要建立绿色低碳循环发展的经济体系，构建清洁低碳、安全高效的能源体系等国家政策的支持下也在不断发展。风电润滑技术是延长风电机组寿命的关键技术。作为风电机组最主要的润滑对象，风电轴承本身的选择也很重要。目前，国外领先的风电配套轴承研发机构主要有：瑞典SKF公司、德国RotheErde公司和FAG公司等。国内外常用的风电主轴轴承主要有双排调心轴承、三排圆柱滚子轴承、单支撑双列圆锥滚子轴承和双支撑单列圆锥滚子轴承等。其中，双列圆锥滚子轴承是风电主轴轴承最理想的选择。荷兰科学家J.Frenken早在2004年就已经在实验上首次证实了超润滑的存在。经过数十年的发展，室温条件下的从微米到厘米尺度的超润滑和微米尺度的高速超润滑在实验上已经实现。在我国，广州机械院早在20世纪80年代初期就已经开始了机械设备润滑、磨损状态检测以及故障诊断技术应用方面的研究。目前，这些技术已经较为成熟，为国内众多风电企业提供了有力的技术支持。风电润滑市场不再只依赖于外资润滑品牌，目前我国已经成为全球风力发电规模最大、增长最快的市场。

2.风电设备润滑技术管理简介

2.1润滑油（脂）

风电设备润滑技术监督工作中，要对润滑油（脂）相关指标进行监测，并定期开展风电润滑油（脂）的检测工作，分析油（脂）指标是否满足工况及运行要求，对不符合要求的油（脂），要依据相关标准及时进行更换。

风力发电机组所用润滑油，其全部油量的3/4用于齿轮箱的润滑。风力发电机组润滑脂主要用于风机主轴、偏航系统、变桨系统及发电机等重要部件的各轴承、齿轮的润滑。齿轮箱润滑油应良好的极压抗磨性能、冷却性能、热氧化稳定性、抗乳化性能、粘温性能、低温性能以及长的使用寿命等，同时还应具有较低的摩擦系数以降低齿轮传动中的功率损耗。依据风电机组机齿轮箱润滑油的基本性能要求，其定期检测分析项目应包括：运动粘度、倾点、水分、闪点、酸值、氧化安定性、泡沫性以及光谱元素分析等。依据风电机组机润滑脂的基本性能要求，其定期检测分析项目应包括：外观、滴点、杂质、极压性能、抗磨性能以及基础油粘度等。

2.2设备润滑部件及装置

风机齿轮箱是将风轮获得的低转速机械能转变成高转速的机械能，是载荷和转速匹配的中心部件。齿轮箱的润滑系统对齿轮箱及风电机组的正常工作具有十分重要的意义，在齿轮箱失效的原因中，润滑不足的比例超过50%。图1给出了齿轮箱润滑系统示意图，可见齿轮箱润滑系统由泵单元（由电机、泵和过滤器组成）、热交换单元以及油过滤单元组成。在风电机组运行时，齿轮箱油温及油压是反映齿轮箱润滑状态的重要指标。通常，齿轮箱正常工作时的最高油温不应超过85℃，不同轴承间的温差不应超过15℃。齿轮箱润滑系统应是风电机组设备润滑技术监督工作应重点监督的对象，在风机正常运行时应对齿轮箱油温油压进行监测，在定期巡检中应对齿轮箱润滑系统各单元进行检查，必要时，可以使用工业内窥镜对齿轮箱内部齿轮及轴承磨损情况进行直接观测。

变桨系统是根据风速和发电机转速来改变叶片桨距角的大小，从而达到控制发电机的输出功率的目的。偏航系统在风电机组中的作用是转动机舱，使风轮稳定的跟踪风向变化，保证捕获最大的风能。目前，风电机组变桨及偏航系统的润滑点多采用润滑脂润滑，常见的变桨及偏航系统润滑故障有轴承密封圈漏脂、润滑脂变质、自动加脂系统漏脂及故障等。发电机是风电机组中将机械能转化为电能的设备，发电机的润滑故障主要是轴承润滑故障，包括：轴承滚珠损坏、润滑脂过多或不足、轴承与端盖配合过松或过紧等。技术监督工作中应针对风电机组各大部件的常见润滑故障开展相应的检查检验。风电机组设备润滑装置主要是为了保障设备润滑效果的附件，比如自动加油装置、自动加脂装置等，包括油泵、输油管路、过滤器、加热装置、冷却装置等。

3.油品状态检测

油品状态检测，不仅仅能反映出油品的状态，判断油品是否可以继续使用，添加剂是否消耗，有无水分和其他污染，更重要的是能反映出设备的磨损状态，预报早期的设备故障，因此是得到广泛认可的预测性保养科学方法，也是评估润滑油和风电机组状况的有力工具，有助于减少潜在的计划外停机损失，在出现重大故障前，识别隐患，把问题消灭在初期，避免发生灾难性故障。轴承公司认为油品状态检测能够提高这些系统的性能和可靠性，提高设备的有效运行时间，判定最佳维修时机。壳牌在已经检验的数万台次风电机组齿轮油样品检测报告中发现，其中0.6%样品油的粘度变化超过+/-20%，铁元素超标占3%，其他的问题还有总酸值高、水污染、铜含量过高等。这些数据有利于各风电场管理者有针对性地采取预防措施。

4.建立管理规范

加强风电机组的润滑管理工作，在科学管理的基础上，建立优质的润滑管理规范，对保证风电机组稳定运行、减少故障停机和事故、提高发电效率和经济效益等，都有着至关重要的作用。

一般来说，优质的润滑管理都会遵循“五定”原则：定编制、定职责、定制度、定规范和定位置。具体到风电场来说，科学的润滑管理规范应该包括以下几个部分：

（1）油品管理规范。如油品入库制度：油品到库后应登记入册，油品标识应清晰可见。油品储放规范：油品应在室内分类存放，避免潮湿环境，以防水分或灰尘进入，影响油品使用性能或导致油品变质。废油处理制度：废油和新油应该分开存放，废油处理应遵循国家环保法规的要求。

（2）仓库管理规范。如油料收发领用登记制度：添油、换油、领发油、废油处理都应登记入册。润滑工具管理制度：各种润滑设备，包括润滑容器、工具等，要分类存放，码放整齐，标识清晰，位置固定。

（3）润滑人员管理规范。如润滑人员岗位责任和细则：建立岗位责任制，明确分工，做到职责清晰、责任落实、奖惩分明。人员定期培训制度：加强对现场人员的技术培训。

（4）风电机组润滑技术规范。如风电机组润滑技术档案：编制风电机组润滑图表、风电机组润滑维护手册等。润滑工作规范：风电机组润滑点检测的工作流程、操作规范、工作标准，确保其标准化、程序化和规范化。油品状态检测监控制度：明确取样时间、取样流程、取样标准、指标控制等。

5.结语

风电润滑主要从润滑脂性能、润滑方式、密封技术和风电运维四个方面开展工作，实现润滑技术的突破。风电润滑技术正朝着高效率、长寿命、低成本、绿色无污染的方向发展。只有不断提高润滑质量和润滑效率，才能满足风电润滑市场的大规模需要。

参考文献：

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