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风力发电机的润滑
2015-02-26 10:25:30  OLM周刊  OLM周刊  浏览次数:

摘要:在开始讨论风力发电机的润滑之前,我们先简要的了解润滑的基本概念。

几乎所有的机械、电气设备都需要润滑,无论是大型设备如风力发电机,还是小型的电气设备,如单级断路器。所用的润滑剂可以是润滑油、润滑脂、或者固体润滑剂,无论哪种润滑剂,都需要根据设备的种类和使用情况,选择合适的润滑剂,并按照正确方法使用,否则将导致设备故障,并直接缩短设备的使用寿命。
良好的润滑有助于减少风力发电机的故障、延长风机的使用寿命,提高润滑减磨效果,降低摩擦阻力,使风力发电机运转效率更高,减少能耗、提高风力发电机的生产力。
一.润滑基础知识:
在开始讨论风力发电机的润滑之前,我们先简要的了解润滑的基本概念。
1.什么是润滑:润滑,就是两个相互运动的接触面之间,依靠一层润滑剂形成的膜隔开,避免两个接触面之间直接干摩擦,从而达到抗磨、减磨的目的,润滑膜承载着设备施加的压力,因此,不同的负载、压力需要的油膜强度不同。
2.润滑的状态:润滑有三种状态:全膜润滑、边界润滑、混合润滑。它们是三种不同状态,但是都依靠润滑油来润滑抗磨。
Ø 全膜润滑:全膜润滑又分为两种——流体动力润滑和弹性流体动力润滑。流体动力润滑是指:两个做相对运动的滑动摩擦面,用借助于相对速度而产生的一层流体润滑膜将两个摩擦面完全隔开,避免它们直接接触发生干摩擦和磨损。弹性流体动力润滑和流体动力润滑类似,也是靠一层流体润滑膜把接触面分隔开,不同之处在于,产生弹性流体动力润滑时,接触面之间的相对运动是滚动。
Ø 边界润滑:虽然全膜润滑是比较理想的润滑状态,但是有些情况却不一定能形成完整的润滑膜,例如机器频繁启停、有冲击性负荷、运行不稳、轴承的速度、负荷因素不足以形成全膜润滑等情况,这些情况会造成边界润滑。边界润滑是油膜润滑过渡到干摩擦过程之前的状态。在高温、压力大的情况下容易发生边界润滑,这种情况一般使用极压型润滑油品,里面含有极压添加剂或者抗磨剂。当出现边界润滑的时候,这些添加剂发挥作用保护机械表面。
Ø 混合润滑:混合润滑状态是指混有全膜润滑和边界润滑的情况。金属表面肉眼看起来光滑,如果放大了看是凸凹不平的。如果金属表面凸起的峰点较高,油膜的厚度不足以隔开它们,就会互相接触。混合润滑中,虽然大部分的区域处于全膜润滑,当这些峰点接触时,会出现局部的边界润滑。
二.润滑油选用的重要参数:
1.润滑油的粘度:风力发电机用到的润滑油首先要选择合适的粘度(ISO粘度等级)。粘度大的润滑相对较为粘稠,形成的油膜较厚,能承载较大的负荷,但流动性较差。粘度小的润滑油较稀,流动性好,但是形成的油膜较薄,承载力小。因此,润滑油的粘度应符合润滑部件的负载、速度要求,还需要考虑润滑点的温度。如果温度变化较大,应选择粘温性好的宽温润滑油,有助于延长部件的使用寿命。
2.润滑脂的NLGI稠度:润滑油看粘度,润滑脂看稠度。润滑脂的稠度也称为锥入度、针入度,表现的是润滑脂的软硬程度。稠度大的润滑脂较硬,稠度小的润滑脂较软。同样的,需要根据设备的负载、速度、尺寸和温度,来确定润滑脂的稠度。设备产家会给用户指定需要的NLGI稠度等级,电动机和发电机轴承最常见的是2#润滑脂。润滑脂的基础油粘度也是一个重要参数,选择润滑脂时,除了选择正确的稠度等级,还要选择合适的基础油粘度等级。
3.良好的抗氧化性:优质的润滑油和润滑脂应当具有良好的抗氧化性,以润滑脂为例,电机轴承使用的润滑脂应当具有良好的抗氧化性,在抗氧化检测中应具有较长的抗氧化时间,相关的抗氧化性检测如ASTM D3336,尤其是高温、高速下运行的轴承。油品的抗氧化性与基础油的品质关系密切。
4.良好的极压抗磨性能:除了选择合适的牌号(粘度、稠度等级),还需要选择适用的配方类型。润滑油和润滑脂有一类比较特殊的配方,就是极压/抗磨型油品,这类润滑油/润滑脂里添加了极压剂或者抗磨剂。极压剂和抗磨一般含锌或者活性硫磷化合物,用于齿轮箱或者受到震动、重负荷、冲击和振动的轴承。抗磨剂(AW)和极压剂(EP)有细微的差别,负载相对较低时使用抗磨剂,如汽车发动机润滑油、液压油。只有设备厂家明确指出需要极压型润滑油/脂,那么才使用这类油品。
5.润滑脂的滴点:常温下,润滑脂是半固态的膏状,随着温度升高,润滑脂会从膏状的半固体,逐渐变成液态。测定时滴点时,润滑脂随着温度升高会逐渐变成流动液态,我们把润滑脂开始滴下第一滴油时的温度叫做滴点(dropping point),高滴点一定程度上可以反映润滑脂的高温性能,润滑脂的最高使用温度一般比滴点要低几十度。
三.风力发电机的润滑:
1.风电齿轮箱的润滑:风电齿轮箱在润滑中,容易受到水分、杂质的侵入而失效,许多齿轮箱在使用几年后发现齿轮和轴承磨损严重,实际上是润滑油受到污染引起微点蚀,进而引起磨损。许多齿轮箱厂家加装了精滤器,把水分和杂质滤掉,保证润滑油的清洁度达标。这一点很重要,尤其是粉尘较大、昼夜温差大、湿度大的风场。
2.轴承的润滑:风力发电机上需要润滑的轴承较多,主要的有发电机轴承、主轴轴承、偏航和变桨轴承。使用自动加脂系统/中央润滑系统可以使维护更方便,润滑效果也更稳定。而且维护一次可以隔较长时间,对润滑脂的用量掌握得也更准确。
3.断路器润滑:断路器的润滑是一个不容忽视的问题。断路器如果润滑不良、缺油,容易造成反应不灵活,跳闸失灵的故障,诱发安全问题。
大部分时间,断路器都处于静止不动的状态,几个月甚至数年都原封不动,当出现情况时,又需要它们做出灵敏的反应。在长期不动的情况下,油容易发干,甚至缺油,如果忽视断路器的润滑,可能导致跳闸失灵,或者因为卡滞反应缓慢。跳闸时间过长会引起电弧强度大,诱发安全问题。
.其它注意事项:
1.控制油品用量:在使用中,润滑油和润滑脂的用量都要适中,润滑油相对来说比较好控制,保持在合理的油位就好。润滑脂则容易多加,润滑脂过多不但引起发热、滚子打滑,润滑不良,而且容易泄露,污染发电机线圈,干结后粘附在线圈表面,引起绝缘问题。
2.妥善保存油品:润滑油在储存中要保持干燥、清洁、防止阳光直接照射。温差较大的地区,润滑油容易吸湿,因此应避免户外储存油品。因为白天日光照射,晚上温度降低,中间会产生较大温差,油桶会通过温差吸收大气里的水分。齿轮箱和液压油箱也会发生这种吸湿作用,因此建议使用精滤器,做好除水工作。
3.防锈:润滑油本身应具有良好的防锈性,如果润滑不良或者接触一些腐蚀性物质或者腐蚀性大气,容易导致金属生锈、腐蚀,海上风电要加强润滑油的防锈保护。金属锈蚀时,脱落的锈渣进入设备,会造成磨粒磨损。因此,保持良好的润滑、根据使用环境选择具有良好防锈性的润滑油品很重要。在使用中,要防水防杂质,保持良好的润滑。
4.油液检测:油品检测可以有效地“监视”风力发电机的运行状态,并对油质进行分析。定期对油品采样,监测油质和清洁度,保证良好润滑。
5.油品的相容性:不同品牌、不同种类的润滑油品不要混合,尤其是润滑脂,更容易发生混用问题。除了用户操作不当,把不同的油品混用之外,润滑时用到的容器、工具混用,某种油液泄露进入另一种油品里,也会引起油品之间不相容。油品不相容的后果比较复杂,例如液压油泡沫增加、油封漏油、油变浑浊、油泥增加等等。除了油品之间的相容性,还要注意油封与油品之间的相容性。如果油品和油封不相容,会引起油封收缩、膨胀,损坏油封。
6.注意润滑油的颜色:润滑油在使用中会逐渐氧化,油质逐渐劣化。氧化会使润滑油的粘度增大,油变黏稠,颜色变深,但是这个过程是缓慢发展的。如果短期内发现润滑油的颜色突然变深,或者油的粘度短期内突然变化,说明有不正常的情况。大多数情况是温度,有些油在低温下流动性会降低,显得比较粘稠。高温会使润滑油加速氧化,颜色变深。润滑脂也会氧化,原因类似于润滑油,另外润滑脂加的过多会加速氧化。润滑油如果受到污染也会引起颜色变化,比较常见的是透明度降低,进水导致油发白,乳化。
五.维护和检查:
为了保证风力发电机运行稳定,需要定期进行检查,主要包括:
• 一个月一次:目视检查风力发电机的外观,装配是否到位,油位是否正常,有没有泄露,检查过滤器、油泵、控制阀、冷却器、加热器等是否工作正常。油路和胶管是否连接紧固、畅通,对齿轮、轴承和叶片等转动部件进行振动分析,检查运行状况。
• 一季度一次:采集齿轮箱润滑油和发电机润滑脂,对油样进行油品检测,对润滑油的粘度、清洁度、水分、总酸值、氧化/硝化进行检测,监测油里是否含有金属颗粒,了解设备是否发生了磨损。如果发现异常,应每周采集一次油样进行检测,指导后续维护工作。
• 4个月~半年一次:更换滤芯,给回转支承轴承加脂,给偏航/变浆减速齿轮加油。
• 每年一次:使用工业内窥镜,观察齿轮和轴承的磨损情况。
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