風電機組的潤滑磨損狀態(tài)監(jiān)測與視情維護

1 前言
　　2003年以來，我國的風電裝機容量得到快速增長，目前已經(jīng)突破了900萬千瓦。在裝機容量節(jié)節(jié)攀升的同時，風電機組的運行維護也開始受到重視。風電業(yè)主關心風機的生產(chǎn)率，運維人員關心風電系統(tǒng)的可靠性。資料顯示，歐美風電行業(yè)20年來總投資的65%~90%都消耗在運行維護上，而非計劃停機又占據(jù)了其中的75%。國際工程保險協(xié)會支付給丹麥風電業(yè)的理賠費用中的40%是由于機械故障，主要是齒輪箱與軸承的故障。
　　由于風力發(fā)電機因其設備昂貴，工作環(huán)境惡劣、地點偏遠，設備的高度較高，維修保養(yǎng)工作十分不便，當發(fā)生潤滑故障，風電場必需支付設備調(diào)配費用、能源生產(chǎn)損失、每千瓦時猛增的費用、更換部件時的延誤費用。因此，確保可靠穩(wěn)定的長周期運轉(zhuǎn)，加強平時主動維護，避免被動維修是最核心的要求。對風電機組的潤滑磨損狀態(tài)進行檢測，并在此基礎上開展視情維護對風電場的長期效益有著非常積極的作用。
　　廣州機械院八十年代初期就開始進行機械設備潤滑與磨損狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術的應用研究，是國內(nèi)最早從事該項技術研究和推廣應用的單位，成為國內(nèi)著名的油液監(jiān)測技術服務機構。從2006年開始與多家風電設備廠商與風電業(yè)主開展合作，通過油液監(jiān)測技術對風電設備潤滑磨損狀態(tài)監(jiān)測與故障分析，為眾多風企業(yè)的設備潤滑管理、狀態(tài)維護及故障診斷提供了有力的技術支持，同時也積累了大量的診斷經(jīng)驗與監(jiān)測案例。本文介紹了風電機組的潤滑磨損特點，以及該院在風電行業(yè)油液監(jiān)測方面的經(jīng)驗與案例，與國內(nèi)的風電同行分享。

　　2  風電機組的潤滑特點
　　2.1 不同類型機組潤滑特點
　　（1）雙饋式風機
　　雙饋式風力發(fā)電機采用的是交流勵磁電機，由于這種電機的發(fā)電轉(zhuǎn)速比風機風輪的轉(zhuǎn)速要高很多，二者轉(zhuǎn)速不匹配，所以這種技術的風力發(fā)電機上都需要配備增速齒輪箱，如圖1所示。
　　雙饋式風機潤滑部位包括齒輪箱、液壓剎車系統(tǒng)、葉片軸承、主軸承、發(fā)電機軸承、偏航系統(tǒng)軸承、偏航齒輪等。

　　（2）直驅(qū)式風機
　　直驅(qū)式風力發(fā)電機采用永磁同步發(fā)電機，主要特點是直徑小、重量輕，是一種由風力直接驅(qū)動發(fā)電機，亦稱無齒輪風力發(fā)動機，這種發(fā)電機采用多極電機與葉輪直接連接進行驅(qū)動的方式，免去齒輪箱這一傳統(tǒng)部件，如圖2所示。
　　直驅(qū)式風機潤滑部位包括主軸承、發(fā)電機軸承、葉片軸承、液壓剎車系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)軸承等。

　　2.2 風電機組的主要部件的潤滑要求及油脂性能要求
　　（1）增速齒輪箱
　　齒輪箱是雙饋式風力發(fā)電機的主要潤滑部位，用油量占風力發(fā)電機用油量的3/4左右。齒輪箱可以將很低的風輪轉(zhuǎn)速（600kW的風力發(fā)電機通常為27r/min）變?yōu)楹芨叩陌l(fā)電機轉(zhuǎn)速（通常1500r/min），多采用油池飛濺式潤滑或壓力強制循環(huán)潤滑。
　　由于風力發(fā)電機多安裝在偏遠、空曠、多風地區(qū)，如我國的新疆、內(nèi)蒙古及沿海等地區(qū)，增速齒輪箱的工作環(huán)境溫度變化大，沿海濕度大，加上較大的扭力負荷及負荷不恒定性，同時風場一般處于相對偏遠的地區(qū)，維修不便，因此要求風機齒輪油具有良好的極壓抗磨性能、熱氧化穩(wěn)定性、水解安定性、抗乳化性能、粘溫性能、低溫流動性能以及較長的使用壽命，還應具有較低的摩擦系數(shù)以降低齒輪傳動中的功率損耗。