風電機組的潤滑磨損狀態監測與視情維護

1 前言
　　2003年以來，我國的風電裝機容量得到快速增長，目前已經突破了900萬千瓦。在裝機容量節節攀升的同時，風電機組的運行維護也開始受到重視。風電業主關心風機的生產率，運維人員關心風電系統的可靠性。資料顯示，歐美風電行業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了其中的75%。國際工程保險協會支付給丹麥風電業的理賠費用中的40%是由于機械故障，主要是齒輪箱與軸承的故障。
　　由于風力發電機因其設備昂貴，工作環境惡劣、地點偏遠，設備的高度較高，維修保養工作十分不便，當發生潤滑故障，風電場必需支付設備調配費用、能源生產損失、每千瓦時猛增的費用、更換部件時的延誤費用。因此，確保可靠穩定的長周期運轉，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監測與故障診斷技術的應用研究，是國內最早從事該項技術研究和推廣應用的單位，成為國內著名的油液監測技術服務機構。從2006年開始與多家風電設備廠商與風電業主開展合作，通過油液監測技術對風電設備潤滑磨損狀態監測與故障分析，為眾多風企業的設備潤滑管理、狀態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驗與監測案例。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油液監測方面的經驗與案例，與國內的風電同行分享。

　　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
　　雙饋式風力發電機采用的是交流勵磁電機，由于這種電機的發電轉速比風機風輪的轉速要高很多，二者轉速不匹配，所以這種技術的風力發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、葉片軸承、主軸承、發電機軸承、偏航系統軸承、偏航齒輪等。

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

　　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電機的主要潤滑部位，用油量占風力發電機用油量的3/4左右。齒輪箱可以將很低的風輪轉速（600kW的風力發電機通常為27r/min）變為很高的發電機轉速（通常1500r/min），多采用油池飛濺式潤滑或壓力強制循環潤滑。
　　由于風力發電機多安裝在偏遠、空曠、多風地區，如我國的新疆、內蒙古及沿海等地區，增速齒輪箱的工作環境溫度變化大，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，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以降低齒輪傳動中的功率損耗。