润滑是设备维护工作的重要环节。风力机缺油或油脂变质,都会导致设备故障甚至破坏设备的功能。搞好设备润滑技术工作,对于减少故障以保障风力机顺利运行,减少机件磨损以延长使用寿命,都有着重要的作用。
润滑技术工作的真正目的是保护设备,并确保设备正常、良好运行。要使风力发电机组正常运行,必须具有良好润滑,合理选择和使用润滑剂,以及采用正确的换油方法。做好润滑技术管理,才能延长风力机的寿命周期,减少设备维护费用,节约能源,以及减少环境污染。
1.工作环境及润滑要求
(1)风力发电机组的工作环境 风力发电机组分布广泛,各地气候条件差异很大。沿海地区空气湿度大、盐雾重、年均气温较高,北方地区温差较大、冬季寒冷、风沙较强。对于闭式润滑系统来说,首要考虑的是气温差异因素,其中湿度、风沙、盐雾等因素的影响相对较小。
由于风力发电机组运行的环境温度一般不超过40℃,且持续时间不长,因此除发电机轴承外,用于风力发电机组的润滑油(脂)一般对高温使用性能无特殊要求。
在油品的低温性能上,根据风力发电机组运行环境温度的不同,其要求也不尽相同。对于环境温度高于-10℃的地区,所用润滑油不需特别考虑低温性能,大多数润滑油都能满足使用要求。在环境温度较低的寒冷地区,冬季气温最低的月份气温在-20℃以下,有时连续数日在-30℃左右,这就对油品的低温使用性能有较高的要求。
(2)风力发电机组润滑要求
1)润滑材料要具有良好的减摩性能,能改变摩擦因数、降低摩擦阻力、减小机件磨损。
2)要具有适宜的流动性,能在摩擦副运动部件之间形成润滑油膜。
3)具有一定的油性,有一定油膜强度。
4)具有良好化学稳定性,使用中不易氧化变质。
5)具有良好消泡沫性和抗乳化性。
6)具有良好防锈、防腐性、不腐蚀金属机件,不会造成橡胶密封件的老化和变形。
7)具有一定密封性能,能阻挡杂质进入摩擦部位。
8)具有低挥发性,能较长时间保持稳定的黏度。
2.润滑油品的选用
(1)润滑油品选用技术因素 正确选用润滑材料是搞好风力机润滑的关键。润滑材料的选用要根据摩擦副的运动速度、承载负荷、工作温度及环境、摩擦副表面硬度及间隙、润滑方式和润滑装置等条件合理选择。要牢固掌握各种润滑材料的规格、等级、性能和适用范围。特别对风力机组中各个部件润滑环节,必须在选用润滑油或润滑油脂时考虑下列技术因素。
1)运动速度。一般可选用低黏度的润滑油来保证油膜的存在;若选用高黏度的,则产生的阻抗大、发热量多,会导致温升过高。低速运转时,靠油的黏度承载负荷,应选用黏度较高的润滑油;往复运动和间歇运动时速度变化较大,不利于形成油膜,也应该用黏度较高的润滑油。
2)承载负荷。一般负荷越大选用油的黏度应越高,低速重负荷应考虑油品的允许承载能力,边界润滑和重负荷摩擦副应选用极压性好的油液。
3)工作温度。温度变化范围大时,应选用黏度高的油品;高温条件下工作应选用黏度和闪点高、灰分低及残炭低的油品;低温条件下工作应选用黏度低、水分少、凝固点低的耐低温油。潮湿环境及有气雾的环境应选用抗乳化性强、防锈性好的油品;尘屑飞扬的环境应注意防尘密封,并采用有效的过滤装置;有腐蚀性气体的环境应改善通风系统,并选用抗腐蚀性好的油品。
4)摩擦副的表面硬度及间隙。当表面硬度高、精度高、间隙小时,应选用黏度低的油品;反之,则选用黏度较高的油品。对垂直导轨、丝杠、外露齿轮、链条、钢丝绳等,因润滑油容易流失,应选用黏度较高的油品。
5)润滑方式。循环润滑因供油量大,要求散热快,应选黏度较低的油品;人工间歇加油应选用黏度较高的油品;用油线、油芯、油毡及滴油杯等润滑时,应选用有抗氧化添加剂的油品。
(2)润滑油的分类(www.daowen.com)
1)润滑油是由基础油加入各种添加剂调和而成的。由原油提炼出来的基础油称为矿物油,用它调出的油就是矿物润滑油,可满足大多数工作场合的需要。但矿物型润滑油存在高温时成分易分解、低温时易凝结得不足。
2)合成润滑油是用化学合成法制造的基础油,并根据所需特性在其中加入必要的添加剂以改善使用性能的产品。合成润滑油的价格较高,一般是矿物型润滑油的2~3倍。合成油的主要优点表现为在低温状况下,合成油具有较好的流动性;在温度升高时,可以较好地抑制黏度降低;高温时化学稳定性较好,可减少油泥凝结物和残炭的产生。可见,合成润滑油比矿物型润滑油更适应苛刻的工况条件。
3)了解润滑油中添加剂的使用情况。添加剂在润滑油品中的主要作用是减少磨损,降低摩擦、氧化,以及提高防锈和抗腐蚀功能,合理添加润滑油添加剂可进一步改善润滑油的性能指标,以及提高风力发电机组的润滑安全可靠性。
4)常用的工业齿轮油、液压油和润滑油脂等有国产和进口两种,进口润滑油品主要是Mobil(美孚)、Shell(壳牌)等产品,其性能质量更优,选择范围更宽,表4-3为推荐选用的润滑油品和牌号。
表4-3 风力发电机组选用润滑油品和牌号
3.做好润滑油品管理工作
做好润滑油品管理工作十分重要,具体工作程序如图4-5所示。
4.油液监测技术的应用
通过油液检测可以有效地分析出风力机在用油所处的状态,从而有效地指导设备运行和维护。油液监测有三个部分组成:一是油液污染状态监测;二是油液理化状态监测;三是设备磨损状态监测。
加强油液检测技术开发和应用,对运行风力机润滑工作是有力的支撑,油液检测技术主要应用在润滑油化验室和油液检测仪器仪表中能发挥更大作用。
油液检测技术应用主要在现场,通过近期引进国外现场油质检测仪,很快将检测油液数据反映给设备操作和管理人员,及时对设备润滑进行调整和处理。现场油质检测仪应做到:能现场快速检测各项污染物,如金属颗粒、氧化物、水、防冻液、酸等,并给出定性定量的数据;能决定油品是否仍可使用或需更换,并对各种油品进行快速检测及避免所有油品送实验室检测能广泛用于各种型号风力发电机组。
图4-5 润滑油品管理具体工作程序
现场操作十分简单,只需在检测腔中滴入几滴油样,即可从其综合介电常数的变化,确定油品的污染程度、润滑油品理化状态及风力机各部件磨损情况等。
5.风力机润滑系统
风力发电机组的润滑系统分为油润滑和脂润滑两个系统。
(1)油润滑系统 主要有增速齿轮箱的润滑、偏航减速器和变桨减速器的润滑。增速齿轮箱通常采用飞溅式润滑或强制润滑。偏航减速器和变桨减速器通常采用油浴式润滑。
润滑油采用工业齿轮油,由于机组工作环境的影响,常采用合成齿轮油,以保证机组低温时的运行。目前,常用的齿轮油常加入抗微点蚀添加剂,以增强润滑效果。
(2)脂润滑系统 主要有偏航回转支承或滑动轴承的润滑、变桨轴承的润滑、主轴轴承的润滑、发电机轴承的润滑及偏航和变桨开式齿轮传动的润滑。随着机组容量的增加,以及对润滑要求的提高和维护量的减少,逐渐被自动润滑方式替代。
润滑脂类型的选择根据机组工作环境温度和DN进行选择,发电机通常选用高速润滑脂;主轴承选用低速润滑脂,偏航回转支承或滑动轴承属于极低速、重载运行,通常选用基础油黏度很高的润滑脂;开式齿轮传动选用开式齿轮润滑脂。
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