宝尔德风力发电机润滑维护指南

 
1.风机设备的润滑要求
风力发电设备对润滑的一般要求可概括为:
风力发电的主体设备距地面高达数十米,维护极为困难,要求润滑油的使用寿命长,以减少换油操作;
由于风机齿轮箱的极端负荷,要求润滑油具有超强抗磨、抗微点蚀保护和对轴承的保护以配合设备20年的设计寿命期间无故障运行;
良好的高温性能以适应机组外部环境的苛刻要求;
优良的过滤性能;
良好的对水容忍性能,确保海上风机的要求。
2.风机润滑油的选用
风力发电的主齿轮箱(增速箱)润滑
风电主齿轮箱采用行星齿和平行轴相结合,多极增速。增速箱输入端是重载低速,应采用高极压、高粘度的润滑油,如ISO VG 460,而输出端则存在高速剪切,应采用粘度稍低,但抗剪切性能良好的润滑油,如ISO VG 220。但实际上,增速箱使用单一润滑油是唯一现实可行的办法。现在普遍采用ISO VG 320的风电齿轮油来润滑。
该润滑油必须具备以下性能要求:
增速箱润滑油必须具有抗微点蚀性能
硬齿面带来的一个突出问题是微点蚀。微点蚀是疲劳磨损的微观表象,多出现在滑动接触面上。例如在齿顶和齿根部位,表面疲劳导致齿面上出现微小点蚀(~10μ),发展到一定程度出现表面灰暗斑点,局部变得粗燥、齿面剥脱等。微点蚀使齿面变形,引起振动和噪音,导致齿面应力集中,缩短齿轮寿命。
风电增速箱润滑油的抗磨性要求
增速箱润滑油必须能起到对齿面的抗磨保护,这方面的测试有FZG防胶合负荷测试(FZG scuffingDIN 51354)。齿轮油还需要兼顾轴承的润滑。大量的风电增速箱失效案例说明:轴承是齿轮箱最脆弱的环节。为此,FAG提出了齿轮油对轴承的抗磨保护测试,即FAG FE8测试,该测试共有4级,测试项目为轴承磨损量和存积物的量。该测试全面地提出了风电增速箱润滑油对轴承的保护要求,目前能通过FAG FE8四级测试的齿轮油品种非常少。越来越多的风电制造商和齿轮箱制造商开始采用FAG FE8的测试,把它作为评估润滑油是否合格的又一个重要依据。
增速箱齿轮油的过滤性能要求
风电增速箱采用强制压力润滑方式。此润滑方式的突出优点是可以通过系统过滤,从而达到预期的清洁度水平。润滑油的清洁度对齿轮箱齿面和轴承的平稳运行及使用寿命有明显的影响。吃了选择性能良好的过滤设备和滤芯,过滤性能良好的润滑油也一样重要。风电增速箱齿轮油是含添加剂较多的油品,添加剂的稳定性是产生差异的关键。润滑油过滤性能不好有两个坏处:其一,不能维持齿轮箱很好的清洁度水平;其二,齿轮油的性能随着添加剂的减少而下降。润滑油含水时的过滤性能,对于海上风机特别重要。
增速箱润滑油对水的容忍性
运行中的风电齿轮箱润滑油总会含一定的水分。水是通过空气进入的,海上风机的含水量会更高一些。润滑油对水的容忍性表现在少量水分侵入后,油品的性能不发生变化。其中的关键是齿轮油中的添加剂遇水后是否稳定。润滑油中添加剂遇水后的稳定性也是湿过滤性能差异的主要原
齿轮润滑油的低温特性
低温是我国北方风场冬季面临的主要环境。国际规定:低温型机组可运行在-30℃及以上温度。在如此低的温度下,ISO VG 320的齿轮油具有很高的粘度,远远超过齿轮油泵的泵送粘度。因此,作为一种标准的设计,风机齿轮箱均设有电加热装置,以在低温下启动时加热齿轮油。该加热装置的功率一般不会很大,因为它受布置空间和润滑油对加热密度的限制。及时启动油泵,以打油循环加热。润滑油的低温流动性好,有利于缩短启动加热时间。
增速箱齿轮油的其他性能要求
以上我们列出了风电增速箱齿轮润滑油的一些最重要的性能指标,有些甚至是风电所独有的,他们是区分风电齿轮润滑油是否合格的主要标准。除此之外,齿轮油的薄油膜保持特性,抗氧化性能,长寿命,与密封材料的兼容性,防锈防腐性能,保持清洁的能力,抗泡性和空气释放性能,抗剪切性能,环保性能等,这些指标也很重要,它们一起构成了风电齿轮箱润滑油完整的性能要
风机上偏航和变桨齿轮箱的润滑
风机上偏航和变桨齿轮箱都是减速齿轮箱,属于风机上间歇式工作的设备。普遍采用油池飞溅式润滑。要求良好的抗磨保护性能,超长使用寿命。现在有一种意见是:偏航、变桨齿轮箱用与主齿轮箱使用相同的润滑油。这样一方面可以简化油品的采购和储存,另一方面主齿轮箱均没有加热装置,冬季运行时油品要具有充分的低温流动性,不妨碍偏航和变桨设备的突然启动。
风机上主轴轴承、偏航轴承、变桨轴承以及电机轴承的润滑脂
润滑脂就是润滑油加上稠化剂,使之形成一种半流体状的润滑剂。实际稠化剂并不参与润滑,但它是润滑油的承载体。润滑脂内的基础油和相关的添加剂是设备润滑保护的关键。
偏航齿圈是典型的开式齿轮装置,需要使用具有一定粘附性的开式齿轮润滑剂来润滑。变桨齿圈因载荷轻,通常将其并入变桨轴承一起润滑,用轴承润滑脂一并解决。
3.风机的润滑维护
风机润滑维护是保障风机正常运行的重要工作,从油品的检测化验、润滑油脂的定期检查添加到齿轮箱的换油冲洗,每个流程都有特别的要求。风机齿轮箱润滑油的适时更换是风机润滑维护的关键流程,换油周期的长短通常是由润滑油质量的变化和风机齿轮箱的状况所决定的。通常,风机设备制造商会根据设计要求和使用经验,推荐使用润滑油和相应的换油周期
影响风机主齿轮箱润滑油使用寿命的因素:
润滑油的性能和配方
风机的结构(是否变桨)、运行工况和维护操作水平
外部的污染水平
齿轮箱制造水平如齿面硬化处理以及材质
由于不同的风机齿轮油在配方设计方面的原因,在实际应用中有不同的表现。以下列出了因润滑产品的原因,风电场在实际运行过程可能出现的问题:
轴承和齿面产生微点蚀 热电偶及感应器污染
油泥问题,导致滤芯提前堵塞 在用油分析—高水分
齿轮和轴承锈蚀 泡沫导致油位测量不准
过滤器超压报警 换油/冲洗成本增加
4.油品化验分析
早期发现润滑油和设备的潜在问题,提供早期预警,有助于延长润滑油和设备使用寿命、提高可靠性及降低维修成本。
油品分析并不能发现所有的问题,这是一个渐进的趋势分析,可以发现存在的问题,但无法发现突发性的部件故障。新油在运输、储存和使用的过程中可能受到污染或其他因素的影响,所以需在新油使用前对其进行抽检,并核对油品出厂的检测合格报告。
5.油品取样
无论是正在运行中还是即将更换油品的风机,取得一个能够充分代表齿轮箱油品状况的油样十分重要,因此,我们建议在取样的过程中应注意:
无论何时,取样必须遵循相同的取样程序和相同的取样点的原则。一旦取样程序开始执行,不轻易更改;
取样之后,将取样信息及观察到的油品颜色、外观、瓶底状况等完整的填写在记录本上,确保良好的追溯过程;
总是使用相同的取样程序并送同一家化验室作分析,并保存每一次的化验报告。
6.齿轮箱油的更换
在严苛的自然环境下(风机齿轮箱是机械行业里工况最严苛的齿轮箱),齿轮油的氧化和齿面的磨损都在不断地积累,在齿轮箱底部一定会残存一定量的油泥和金属磨屑。因此,过长的油品使用周期虽然可以带来维护成本的降低,但也会造成因一定量的油泥和金属磨屑的积累带来的风险。
部分风机齿轮箱由于结构设计的特点,导致齿轮油排放时无法将齿轮油排尽,约有至少5%的存油排放不彻底。因此,齿轮箱换油、冲洗所面临的问题有:
齿轮箱底部残存的油品无法排尽。
冲洗用的齿轮油由于粘度高(VG 320),无法形成冲洗油所需的紊流,不能彻底将齿面和油箱底部的沉积物冲洗干净。
即使经过多次的冲洗,仍然无法到达齿轮箱油品的清洁度要求
通过合理的换油程序可以确保润滑油和风机的性能;对于风机齿轮箱,在进行更换油品时,建议按照专业程序执行。建议咨询宝尔德现场服务工程师
7.润滑油的储存
储存温度:-10℃~30℃,避免太阳直射,风吹雨淋,最好室内存放。
贮存产品的原则:先进先出,以避免产品超过保存期限。
超过保存期限的产品:在使用前必须通过化验抽检并重新认证或进行批准。
避免水分进入油桶中。
8.润滑油安全注意事项
陆地泄漏
如果没有危险,可以采用行动阻止泄漏。通过泵或者使用合适的吸附剂回收。
水上泄漏
立即使用栏油栅限制溢漏范围;如果没有危险,可以采取行动阻止泄漏;警告其它船只;从表面撇去或者使用合适的吸附剂除去;使用分散剂前征求专家意见。注意:当地法规可能对所采取的方案有规定或限制。
环境预防措施
防止进入水渠、下水道、地下室或者封闭区。
健康危害
毒性低。过度接触会造成眼部
皮肤或呼吸刺激,可用水和肥皂清洗接触的部位,若发生刺激,请寻求医疗援助。
废旧润滑油的处理:
润滑油中 含有对环境有害的成分,不要随意将旧的润滑油倾倒在垃圾桶
地面、水沟以及江河、湖泊等处,这样会严重污染环境。
应将废旧的润滑油集中收集,适于在一个密闭可控的燃烧炉中作为燃料,或者在监督下以非常高的温度进行焚烧,以防止出现不良的燃烧产物。
可以送到能进行旧油回收处理的地方,按照政府法规进行集中处理。