風(fēng)能是世界上最豐富的可再生能源之一。風(fēng)機(jī)的葉片在風(fēng)能的推動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，源源不斷地輸出電能。這種可再生的能源利用模式過(guò)去幾年在全球都得到了迅猛地發(fā)展。

　　事實(shí)上，中國(guó)在風(fēng)能利用方面潛力巨大。根據(jù)中國(guó)可再生能源行業(yè)協(xié)會(huì)的預(yù)測(cè)，中國(guó)的風(fēng)電裝機(jī)容量到2020年將達(dá)到2億3000萬(wàn)千瓦。不久的將來(lái)，中國(guó)有望成為全球最大的風(fēng)力發(fā)電生產(chǎn)國(guó)。

　　中國(guó)的風(fēng)電廠在不斷提高電力產(chǎn)量的同時(shí)，也確保原有的和新裝的風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)，而潤(rùn)滑油在其中扮演著重要的角色。風(fēng)電設(shè)備對(duì)于潤(rùn)滑油品要求十分嚴(yán)苛，而潤(rùn)滑油參數(shù)指標(biāo)十分復(fù)雜，要從市場(chǎng)上眾多的產(chǎn)品中選擇一款可以兼顧生產(chǎn)效率和設(shè)備保護(hù)的、性能均衡的潤(rùn)滑油產(chǎn)品對(duì)于負(fù)責(zé)風(fēng)機(jī)維護(hù)保養(yǎng)的人員來(lái)說(shuō)是極大的挑戰(zhàn)。

　　美孚工業(yè)潤(rùn)滑油的工程師們?cè)陂L(zhǎng)期的實(shí)踐中累積了豐富的經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)和潤(rùn)滑油的產(chǎn)品屬性，他們總結(jié)出了極具操作性的指導(dǎo)意見(jiàn)。風(fēng)機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)人員們參考這些指導(dǎo)意見(jiàn)后在挑選潤(rùn)滑油時(shí)將更加有針對(duì)性，也能更容易做出正確的選擇。

　　　一、潤(rùn)滑部位

　　風(fēng)機(jī)有幾個(gè)主要的潤(rùn)滑部位，包括主變速箱(maingearbox)、變槳和偏航變速箱(ancillarypitchandyawgearboxes)，制動(dòng)液壓控制和變漿控制(hydrauliccontrolsforbrakingandpitchcontrol)，變槳(pitch)、偏航和主軸承(yawandmainbearings)以及發(fā)電機(jī)軸承(generatorbearings)等，在這些潤(rùn)滑部位當(dāng)中，最最關(guān)鍵的要屬主變速箱。

　　帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的主變速箱可以說(shuō)是齒輪傳動(dòng)型風(fēng)機(jī)的心臟。由于對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)作至關(guān)重要，主變速箱的設(shè)計(jì)和制造通常都非常先進(jìn)，也因此往往造價(jià)不菲;而一旦發(fā)生故障，更換主變速箱要付出更高昂的代價(jià)。

　　舉例來(lái)說(shuō)，如果要為一個(gè)功率為1.5兆瓦渦輪機(jī)更換主變速箱，把購(gòu)買新變速箱的費(fèi)用、起重設(shè)備租用、停工造成的收入損失以及人工費(fèi)等各項(xiàng)成本都合算進(jìn)去，總花費(fèi)將超過(guò)25萬(wàn)美元。

　　一般來(lái)說(shuō)，變速箱原廠灌裝的都是設(shè)計(jì)使用壽命為三年左右的合成潤(rùn)滑油。但現(xiàn)在大多數(shù)變速箱的標(biāo)準(zhǔn)保修期只有一年。這意味著當(dāng)變速箱的保修期結(jié)束后風(fēng)機(jī)維護(hù)人員將擔(dān)負(fù)起選擇替換潤(rùn)滑油(通常稱為二次注油或服務(wù)注油)的責(zé)任。

　　考慮到風(fēng)機(jī)變速箱維護(hù)中可能遇到的困難以及費(fèi)用問(wèn)題，美孚建議設(shè)備維護(hù)人員采用性能均衡的變速箱潤(rùn)滑油，這種潤(rùn)滑油可以在長(zhǎng)時(shí)間為變速箱提供很好保護(hù)的同時(shí)保證變速箱擁有極佳的生產(chǎn)效率。

　　　二、潤(rùn)滑油的性能指標(biāo)

　　微點(diǎn)蝕保護(hù)

　　為最大限度的減少塔身上部(up-tower)重量，變速箱一般采用緊湊型設(shè)計(jì)，其中包括齒輪的表面硬化設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)表面硬化處理(滲碳、氮化、感應(yīng)和火焰淬火)的齒輪在復(fù)雜的氣候條件和運(yùn)行負(fù)荷下極易受到微點(diǎn)蝕(Micropitting)的影響。

　　因此選用的齒輪潤(rùn)滑油必須擁有防止此類磨損的功能。

　　微點(diǎn)蝕是一種表面磨損現(xiàn)象，主要發(fā)生在齒輪和滾動(dòng)軸承上。運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始后幾個(gè)小時(shí)內(nèi)，微點(diǎn)蝕作用就能引起表面開(kāi)裂。這些細(xì)微的裂痕以與表面成淺斜角(通常小于30度)的狀態(tài)不斷擴(kuò)大，繼而形成直徑在10微米以下的微點(diǎn)。在這些微點(diǎn)的共同作用下，表面的裂痕又會(huì)被繼續(xù)擴(kuò)大。一個(gè)微點(diǎn)大小在5微米到20微米之間，深度最高達(dá)10微米，這樣大小是什么概念呢?做個(gè)比較，人類一根頭發(fā)大概40微米粗，所以人們無(wú)法用肉眼看到它們。不過(guò)這些微點(diǎn)雖然看起來(lái)很小，但它們能降低輪齒的吻合度，嚴(yán)重的可導(dǎo)致齒輪斷裂故障。

　　為了盡量避免意外停機(jī)和更換齒輪造成的損失，維護(hù)人員可以使用專門(mén)用來(lái)防止微點(diǎn)蝕的潤(rùn)滑油。齒輪潤(rùn)滑油對(duì)微點(diǎn)蝕的保護(hù)功效的高低是一般通過(guò)FVA54微點(diǎn)蝕測(cè)試(FVA54MicropittingTest)來(lái)測(cè)量的。

　　該測(cè)試包括兩部分，分別是：六次遞增負(fù)荷，每次運(yùn)轉(zhuǎn)16小時(shí);以及80小時(shí)的高負(fù)荷耐久實(shí)驗(yàn)。這兩個(gè)測(cè)試都在每分鐘1500轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行，并且使用專門(mén)用于微點(diǎn)蝕測(cè)試的C型齒輪(C-facedgears)。

　　根據(jù)齒形的吻合程度、微點(diǎn)蝕區(qū)域所占的比例以及重量損耗情況，潤(rùn)滑油被分為不同的等級(jí)，用數(shù)字和高/中/低耐久性來(lái)表示。各大齒輪生產(chǎn)商都會(huì)建議維護(hù)人員使用至少是“=10高”(=10high)等級(jí)的潤(rùn)滑油。

　　需要注意的是，二次注油無(wú)法修復(fù)之前已經(jīng)發(fā)生微點(diǎn)蝕的齒輪。但一旦更換齒輪后，注入的潤(rùn)滑油可以幫助提高生產(chǎn)效率并延長(zhǎng)新齒輪使用壽命。

　　抗磨損和軸承保護(hù)

　　磨損主要由滑行齒面間的材料移動(dòng)造成。當(dāng)齒輪油的油膜厚度不夠時(shí)就會(huì)造成齒輪間金屬部件的接觸。如果磨損一直持續(xù)下去，就不得不過(guò)早地更換齒輪。

　　FZG磨損測(cè)試(DIN51354-2mod)利用標(biāo)準(zhǔn)的齒輪機(jī)組在不同的溫度和速度下測(cè)試抗擦傷和抗磨損性能。潤(rùn)滑油的等級(jí)根據(jù)其失效級(jí)數(shù)(FLS)而定。美孚建議維護(hù)人員應(yīng)該使用失效級(jí)數(shù)(FLS)大于14的潤(rùn)滑油。

　　由于潤(rùn)滑油質(zhì)量差而損壞軸承也是導(dǎo)致變速箱停機(jī)最為常見(jiàn)的原因之一。風(fēng)機(jī)齒輪油的FAGFE8四級(jí)測(cè)試可在不同的負(fù)荷、速度和溫度條件下對(duì)軸承上潤(rùn)滑油的性能進(jìn)行測(cè)試。該測(cè)試的四級(jí)分別是磨損測(cè)試、混合摩擦、使用期限測(cè)試和油泥測(cè)試。潤(rùn)滑油的等級(jí)由這四級(jí)測(cè)試的總體結(jié)果從1到5不等。1級(jí)表示該潤(rùn)滑油可為軸承提供極佳的保護(hù)。

　　粘度

　　粘度指的是潤(rùn)滑油在各種高溫和低溫環(huán)境下保持其粘稠性的能力。風(fēng)機(jī)的運(yùn)行環(huán)境非常惡劣。晝夜輪換、寒暑交替，風(fēng)機(jī)的工作環(huán)境有時(shí)低至零下45攝氏度，有時(shí)又會(huì)高達(dá)80攝氏度。為了確定潤(rùn)滑油是否能經(jīng)得住溫度的劇烈變化，維護(hù)人員可以對(duì)產(chǎn)品的粘度指數(shù)進(jìn)行評(píng)估。粘度指數(shù)可根據(jù)ASTMD2270標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量，它反映了潤(rùn)滑油的粘度對(duì)溫度變化的抵抗能力。美孚建議維護(hù)人員應(yīng)該選擇粘度指數(shù)在160或160以上的產(chǎn)品。

　　合成潤(rùn)滑油與礦物油基潤(rùn)滑油相比，具有更為突出的粘溫性，并且在很多溫度環(huán)境下都有卓越的潤(rùn)滑能力。

　　因此，合成潤(rùn)滑油在變速箱油中使用得更為普遍。

　　例如，美孚SHCXMP320齒輪油的粘度系數(shù)為164，這款高性能的聚烯烴基齒輪油，得到了全世界大部分風(fēng)機(jī)、變速箱和軸承生產(chǎn)商的認(rèn)可。

　　過(guò)濾性能

　　美國(guó)齒輪制造商協(xié)會(huì)(AGMA)指南對(duì)主變速箱中的齒輪油清潔度有嚴(yán)格的要求，原因是保持齒輪油清潔可大大延長(zhǎng)零部件的使用壽命。

　　齒輪油的過(guò)濾性能指的是齒輪油在實(shí)際的運(yùn)行條件下通過(guò)過(guò)濾器，同時(shí)不會(huì)堵住過(guò)濾器的能力，這種過(guò)濾性能經(jīng)常被忽視。標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)濾性能測(cè)試一般都只對(duì)表明或不表明運(yùn)行條件的新的不含水的油進(jìn)行評(píng)估。大型的風(fēng)力發(fā)電廠已經(jīng)證明，即使按照原始設(shè)備制造商建議更換頻率的兩倍來(lái)更換過(guò)濾器，一年的總體擁有成本也要超過(guò)27.5萬(wàn)美元。

　　了解齒輪油里的添加劑對(duì)過(guò)濾性能的影響也很重要。過(guò)濾性能一般是以微米等級(jí)來(lái)界定的。在很多情況下，會(huì)使用2到3微米的腎形回路(KidneyLoop)過(guò)濾器和5微米主過(guò)濾器來(lái)清潔齒輪油和保護(hù)風(fēng)機(jī)變速箱的部件。正確了解和對(duì)待微米等級(jí)的過(guò)濾材料也十分重要。有時(shí)候，添加劑可以從齒輪油里過(guò)濾出來(lái)或有可能從齒輪油里分離出來(lái)，特別是當(dāng)齒輪油與水混在一起時(shí)。另外，濕性和干性的齒輪油的過(guò)濾性能是不同的。

　　為了弄明白影響過(guò)濾性能的復(fù)雜因素，美孚建議在需要的時(shí)候一定咨詢潤(rùn)滑油生產(chǎn)商和過(guò)濾器供應(yīng)商，在他們的指導(dǎo)下能正確有效地找到最適合的潤(rùn)滑油。

　　耐水性

　　變速箱里的油不能混入水分。但是，由于風(fēng)機(jī)本身運(yùn)行時(shí)特點(diǎn)，要使風(fēng)機(jī)里的油和水完全分離幾乎是不可能的。當(dāng)葉片在旋轉(zhuǎn)時(shí)，變速箱運(yùn)行的溫度高達(dá)80攝氏度，而當(dāng)葉片停止旋轉(zhuǎn)時(shí)，變速箱就會(huì)冷卻下來(lái)并從空氣中吸取水分或濕氣。因此，水分難免會(huì)進(jìn)入變速箱。

　　這個(gè)時(shí)候，如果使用耐水性差的齒輪油就會(huì)導(dǎo)致油泥和水解。為了防止由于水的緣故造成故障，必須找到一種不易吸水但在少量水存在的情況下也能給設(shè)備提供充足潤(rùn)滑保護(hù)的齒輪油。

　　齒輪油的耐水性特征通過(guò)ASTMD1401標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試進(jìn)行衡量，該測(cè)試可測(cè)量油的油水分離能力，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)以時(shí)間(分鐘)表示。美孚建議維護(hù)人員應(yīng)選擇15分鐘或更低的齒輪油。

　　風(fēng)機(jī)變速箱潤(rùn)滑油是現(xiàn)代工業(yè)世界中最具挑戰(zhàn)性的工業(yè)潤(rùn)滑應(yīng)用領(lǐng)域之一，需要通過(guò)尖端的技術(shù)來(lái)確保品質(zhì)。美孚工業(yè)潤(rùn)滑油部門(mén)投入了大量的資金研發(fā)各種潤(rùn)滑油并確保其適用于嚴(yán)苛的工作環(huán)境。除了產(chǎn)品的研發(fā)，美孚的工程師們認(rèn)為幫助風(fēng)場(chǎng)作出正確的選擇同樣重要，他們不斷分享在工作中的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，旨在幫助風(fēng)力發(fā)電廠掌握在挑選風(fēng)機(jī)潤(rùn)滑油時(shí)所需的寶貴經(jīng)驗(yàn)，從而幫助風(fēng)電廠提高生產(chǎn)效率，最大限度減少停機(jī)時(shí)間，并降低維護(hù)和零部件更換成本。