張志勇，阿茹娜，郭江源，禾志強(qiáng)

（內(nèi)蒙古電力科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010020）

0 引言

風(fēng)機(jī)齒輪箱的潤(rùn)滑是摩擦學(xué)家和潤(rùn)滑工程師面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)。雖然風(fēng)機(jī)的可靠性運(yùn)行記錄令人印象深刻，但是一旦問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)，通?？梢宰匪莸烬X輪箱及軸承。因此，應(yīng)特別關(guān)注風(fēng)機(jī)齒輪箱潤(rùn)滑問(wèn)題。在風(fēng)機(jī)工作過(guò)程中，軸承往往受到高轉(zhuǎn)速與低轉(zhuǎn)速以及高負(fù)荷與低負(fù)荷相互轉(zhuǎn)換等各種運(yùn)行條件的影響，齒輪和軸承的接觸壓力、摩擦力會(huì)發(fā)生改變。隨著機(jī)組輸出功率增加，齒輪和軸承在運(yùn)行條件變換時(shí)的接觸壓力會(huì)更高，摩擦力增大，而且設(shè)備運(yùn)行溫度增高。同時(shí)，惡劣的環(huán)境條件也會(huì)造成具有挑戰(zhàn)性的潤(rùn)滑環(huán)境。例如，在沙漠中運(yùn)行的風(fēng)機(jī)暴露在空氣中，而海上風(fēng)力渦輪機(jī)則經(jīng)常暴露在濕氣中，這些客觀因素都會(huì)給設(shè)備潤(rùn)滑帶來(lái)更多的壓力。因此，改進(jìn)現(xiàn)有流體技術(shù)以保證設(shè)備可靠性運(yùn)行一直是摩擦學(xué)家和潤(rùn)滑領(lǐng)域努力研究的熱點(diǎn)問(wèn)題[1]?；诰圩?烯烴基礎(chǔ)油設(shè)計(jì)而成的潤(rùn)滑油由于具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，已被廣泛的應(yīng)用在風(fēng)機(jī)潤(rùn)滑中，它通常能夠提供更長(zhǎng)的保養(yǎng)周期和更長(zhǎng)的使用壽命，可以提高設(shè)備的可靠性。盡管如此，由于齒輪油長(zhǎng)期運(yùn)行依然會(huì)出現(xiàn)性能下降情況，造成潤(rùn)滑不良，影響設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

在對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究及應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析齒輪油運(yùn)行中齒輪油在使用過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題及問(wèn)題產(chǎn)生的根源，給出措施，為風(fēng)電企業(yè)開(kāi)展齒輪油性能監(jiān)測(cè)提供數(shù)據(jù)支撐。

1 齒輪油性能

目前，常用的風(fēng)機(jī)齒輪油主要品牌有美孚、殼牌、道達(dá)爾、福斯、嘉實(shí)多、克魯勃、長(zhǎng)城等，但適合風(fēng)機(jī)應(yīng)用的齒輪油牌號(hào)均為320。結(jié)合DL/T 1461—2015《發(fā)電廠齒輪用油運(yùn)行及維護(hù)管理導(dǎo)則》中規(guī)定的運(yùn)行中齒輪油的監(jiān)測(cè)指標(biāo)，分析齒輪油性能及國(guó)內(nèi)外分析方法。

（1）外觀。一般來(lái)說(shuō)，齒輪油基礎(chǔ)油、添加劑不同，顏色外觀會(huì)表現(xiàn)出差異。顏色淡的齒輪油多是由輕質(zhì)餾分和深度精制基礎(chǔ)油生產(chǎn)的油品；顏色深的齒輪油多是由重質(zhì)餾分基礎(chǔ)油生產(chǎn)的油品，對(duì)于合成烴型齒輪油顏色相對(duì)較淺。國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于油品外觀均采用目測(cè)方法，指標(biāo)為“透明”。

（2）水分。齒輪油中的水分一般以游離水、乳化水和溶解水三種形式存在。一般來(lái)說(shuō)，游離水比較容易除去，而乳化水和溶解水不容易除去。游離水是和齒輪油完全分層的那一部分水；乳化水則是指和齒輪油形成乳濁液的那一部分水；溶解水是指和齒輪油互相溶解的那一部分水，存在于烴類分子空隙間，與烴類呈均相分布，溶解量取決于油品的化學(xué)結(jié)構(gòu)組成和溫度。

齒輪油中水分的來(lái)源主要有2方面：淤在運(yùn)輸和儲(chǔ)存齒輪油過(guò)程中水分可以進(jìn)入；于由于齒輪油具有一定程度的吸水性，能在與外界環(huán)境接觸中吸收一部分水。齒輪油中水分的存在具有很大的危害性。首先會(huì)降低油膜的厚度和剛度，破壞油膜的承載能力，使?jié)櫥Ч儾?；其次加速有機(jī)酸對(duì)金屬的腐蝕作用；第三，導(dǎo)致添加劑損失，尤其是金屬鹽類添加劑；另外，水分的過(guò)量存在，也會(huì)在合適的溫度下，加速油品氧化速度。

目前，國(guó)內(nèi)并沒(méi)有測(cè)試齒輪油中的水分的標(biāo)準(zhǔn)方法，主要參照GB/T 7601—2008《運(yùn)行變壓器油水分測(cè)定法（氣相色譜法）》和GB/T 7600—2014《運(yùn)行中變壓器油和汽輪機(jī)油水分含量測(cè)定法（庫(kù)侖法）》。前者是利用氣相色譜測(cè)定法，后者是利用庫(kù)侖法測(cè)定油中水分。目前，國(guó)內(nèi)測(cè)定風(fēng)機(jī)齒輪油中的水分應(yīng)用較多的是庫(kù)侖法，具有操作簡(jiǎn)單，測(cè)試速度快、準(zhǔn)確、重復(fù)性好等特點(diǎn)。

（3）酸值。中和1 g油試樣中的酸性物質(zhì)所需要的氫氧化鉀毫克數(shù)稱為酸值，用mgKOH/g表示。酸值可在齒輪油配方研究中用于控制齒輪油的質(zhì)量，也可用于測(cè)定油品使用過(guò)程中的降解情況（氧化變質(zhì)）。酸性物質(zhì)包含油品中酸性物質(zhì)的總量，如有機(jī)酸、無(wú)機(jī)酸、有機(jī)酯、酚類、銨鹽和其他弱堿的鹽類、多元酸的酸式鹽和某些抗氧及清凈添加劑。酸值升高表明油品中存在氧化或者抗氧劑的消耗現(xiàn)象。當(dāng)油品酸值升高達(dá)到一定程度時(shí)，應(yīng)立即更換油品。

國(guó)內(nèi)外測(cè)定油品酸值的方法分為2種，一種是顏色指示劑法，如 GB/T 264—1983，SH/T 0163—1992，另一種是電位滴定法，如GB/T 7304—2014和ASTM D664—17a。前者是根據(jù)指示劑顏色的變化來(lái)確定滴定終點(diǎn)，變壓器油、汽輪機(jī)油、抗燃油一般用該方法測(cè)定酸值。后者是根據(jù)溶液中電位變化來(lái)確定滴定終點(diǎn)。目前，一般采用電位滴定法測(cè)定風(fēng)機(jī)齒輪油的酸值。

（4）運(yùn)動(dòng)黏度。黏度是油品流動(dòng)性的一種表征，反映了液體分子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中相互作用的強(qiáng)弱，它是衡量油品形成油膜強(qiáng)度的重要指標(biāo)，也是各種機(jī)械設(shè)備選油的主要依據(jù)。齒輪油牌號(hào)是根據(jù)黏度進(jìn)行劃分的。對(duì)于石油產(chǎn)品而言，石蠟基型原油含烷烴成分較多，分子間力的作用相對(duì)較小，黏度較低，環(huán)烷基原油含脂環(huán)、芳香烴較多，黏度一般較大。但需注意的是油品的流動(dòng)性并非只取決于黏度，它還與油品的傾點(diǎn)有關(guān)。

黏度分為絕對(duì)黏度和相對(duì)黏度。絕對(duì)黏度分為動(dòng)力黏度和運(yùn)動(dòng)黏度兩種。相對(duì)黏度有恩氏黏度、賽氏黏度和雷氏黏度等幾種表示方法。目前，應(yīng)用較多的是運(yùn)動(dòng)黏度，它是油品的動(dòng)力黏度與同溫度下油品的密度之比。黏度等級(jí)的選擇，主要參考齒輪線速度和環(huán)境溫度兩個(gè)方面。一般線速度低的，可選擇較高黏度等級(jí)的工業(yè)齒輪油；線速度高的，要選擇較低黏度等級(jí)的工業(yè)齒輪油。除此之外，要綜合考慮使用溫度的高低，油溫高要選用黏度等級(jí)較高的工業(yè)齒輪油。對(duì)于要求使用溫度很高和很低的特殊工業(yè)齒輪油，應(yīng)向設(shè)備生產(chǎn)商或齒輪油供應(yīng)商咨詢。風(fēng)電機(jī)組齒輪箱根據(jù)工況、負(fù)載、齒輪的設(shè)計(jì)，一般選用運(yùn)動(dòng)黏度為320 mm2/s的齒輪油，即牌號(hào)為320的齒輪油。

隨著機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，油品受到老化、污染、受潮等因素的影響，運(yùn)動(dòng)黏度會(huì)發(fā)生改變，而齒輪油黏度直接影響著齒輪疲勞壽命，因此，為了確保齒輪箱正常的使用壽命，需對(duì)齒輪油黏度進(jìn)行常規(guī)檢測(cè)。

國(guó)內(nèi)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)黏度的方法有GB/T 265—1988和 GB/T 11137—1989。GB/T 265—1988是在某一恒定的溫度下，測(cè)定一定體積的液體在重力下流過(guò)一個(gè)標(biāo)定好的玻璃毛細(xì)管黏度計(jì)的時(shí)間，黏度計(jì)的毛細(xì)管常數(shù)與流動(dòng)時(shí)間的乘積，即為該溫度下測(cè)定液體的運(yùn)動(dòng)黏度。GB/T 11137—1989是測(cè)定一定體積的液體在重力作用下流過(guò)一個(gè)經(jīng)校準(zhǔn)的玻璃毛細(xì)管黏度計(jì)（逆流黏度計(jì)）的時(shí)間來(lái)確定深色石油產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)黏度。與GB/T 265—1988相比，只是黏度計(jì)應(yīng)用和方法適用范圍的不同。目前，一般采用GB/T 265—1988測(cè)定風(fēng)機(jī)齒輪油運(yùn)動(dòng)黏度。

（5）氧化安定性。齒輪油抵抗氧化變質(zhì)的能力叫做齒輪油的安定性。齒輪油的氧化安定性是反映齒輪油在儲(chǔ)存、運(yùn)輸和實(shí)際使用過(guò)程中氧化變質(zhì)或老化傾向的重要特性。油品在使用過(guò)程中，會(huì)與空氣接觸，發(fā)生氧化作用，尤其是在溫度較高或有金屬存在的條件下，加速油品的氧化過(guò)程。油品氧化后，顏色變深，酸值增加，黏度增大。對(duì)于工業(yè)齒輪油而言，目前測(cè)試氧化安定性試驗(yàn)的方法有2種，一種方法主要原理是向試樣中通入一定純度的氧氣或干燥空氣，在金屬催化劑存在的作用下，在規(guī)定的時(shí)間和溫度下，測(cè)定樣品的沉淀值、酸值變化或者黏度的增加值等指標(biāo)的變化；另一種方法是旋轉(zhuǎn)氧彈法，是利用一個(gè)氧壓力容器（氧彈），在水和銅催化劑存在的條件下，在150℃評(píng)定具有相同組成（基礎(chǔ)油和添加劑）新的和使用中的油品的氧化安定性。不同的油品，選擇的方法不同。DL/T 1461—2015中規(guī)定了風(fēng)機(jī)齒輪油氧化安定性使用旋轉(zhuǎn)氧彈法進(jìn)行測(cè)定。表1中列出了國(guó)內(nèi)外齒輪油測(cè)試氧化安定性的不同方法。

（6）抗乳化性?？谷榛阅苁枪I(yè)齒輪油重要質(zhì)量指標(biāo)之一。在規(guī)定的條件下使齒輪油與水混合形成乳化液，然后在一定溫度下靜止，齒輪油與水完全分離所需時(shí)間，以分鐘表示。時(shí)間越短，抗乳化性能越好。GB 5903—2011中規(guī)定了L-CKB防銹抗氧型工業(yè)齒輪油，L-CKC中負(fù)荷工業(yè)齒輪油，L-CKD重負(fù)荷工業(yè)齒輪油的抗乳化測(cè)試方法是GB/T 8022—1987，該方法適合測(cè)定中、高黏度潤(rùn)滑的油和水互相分離的能力。另外，GB/T 7305—2003的方法修改采用美國(guó)試驗(yàn)與材料協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)ASTM D1401-18a，此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了40℃運(yùn)動(dòng)黏度為（28.8～90）mm2/s的油品，試驗(yàn)溫度54℃±1℃。也可用于40℃運(yùn)動(dòng)黏度超過(guò)90 mm2/s的油品，但試驗(yàn)溫度為82℃±1℃。

（7）傾點(diǎn)。傾點(diǎn)是指在規(guī)定的試樣條件下，被冷卻的試樣能夠流動(dòng)的最低溫度，是評(píng)價(jià)齒輪油低溫使用性能的重要指標(biāo)。齒輪油的傾點(diǎn)主要與油品的化學(xué)成分有關(guān)。一般認(rèn)為，齒輪油的傾點(diǎn)溫度要比設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的最低溫度低5℃。風(fēng)電機(jī)組尤其在嚴(yán)寒地區(qū)的機(jī)組，對(duì)油品的低溫性能提出了明確的要求。

表1 國(guó)內(nèi)外齒輪油氧化安定性測(cè)試方法

國(guó)內(nèi)外測(cè)量?jī)A點(diǎn)的主要方法分別有GB/T 3535—2006，ASTM D97-17b和ISO 3016：1994（E）。3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)均是采用相同方法測(cè)試油品的傾點(diǎn)。將試樣經(jīng)預(yù)加熱后，在規(guī)定的速率下冷卻，每隔3℃檢查一次試樣的流動(dòng)性。記錄觀察到試樣能夠流動(dòng)的最低溫度為傾點(diǎn)。

GB 5903—2011《工業(yè)閉式齒輪油》中規(guī)定320號(hào)齒輪油新油的傾點(diǎn)應(yīng)臆-9℃，NB/SH/T 0467《合成工業(yè)齒輪油》中規(guī)定320號(hào)齒輪油新油的傾點(diǎn)應(yīng)臆-30℃，AGMA 9005-E02，DN51517 Part 3，ISO 12925—1:2018中均規(guī)定齒輪油的傾點(diǎn)應(yīng)臆-9℃。

（8）閃點(diǎn)。閃點(diǎn)是用以判斷油品餾分組成的輕重的指標(biāo)。如果齒輪油中混入輕質(zhì)組分，油品閃點(diǎn)會(huì)降低。齒輪油的閃點(diǎn)是齒輪油儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用的安全指標(biāo)，同時(shí)也是齒輪油的揮發(fā)性指標(biāo)。GB 5903—2011《工業(yè)閉式齒輪油》中規(guī)定320號(hào)齒輪油新油的閃點(diǎn)應(yīng)逸200℃。NB/SH/T 0467—2010《合成工業(yè)齒輪油》中規(guī)定320號(hào)齒輪油新油的閃點(diǎn)應(yīng)逸230℃，AGMA 9005-E02，DN51517 Part 3，ISO 12925—1：2018 中均規(guī)定齒輪油的閃點(diǎn)應(yīng)逸200℃。

閃點(diǎn)的測(cè)定方法分為開(kāi)口杯法和閉口杯法。前者用以測(cè)定重質(zhì)齒輪油的閃點(diǎn)，后者用以測(cè)定閃點(diǎn)在150℃以下的輕質(zhì)潤(rùn)滑的閃點(diǎn)。對(duì)于工業(yè)齒輪油采用的是開(kāi)口杯法測(cè)定，國(guó)內(nèi)外測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)有 GB/T 3536—2008，ISO 2592：2017 和 ASTM D92-18。風(fēng)機(jī)齒輪油閃點(diǎn)采用GB/T 3536—2008規(guī)定的方法。

（9）銅片腐蝕。銅片腐蝕是一種測(cè)定油品腐蝕性的定性方法。它主要測(cè)定油品有無(wú)腐蝕金屬的活性硫化物和元素硫。該方法主要原理是將已磨光的標(biāo)準(zhǔn)尺寸的銅片浸入一定量的油中，并按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求加熱到指定的溫度，保持一定時(shí)間，結(jié)束后，將銅片洗滌后與腐蝕標(biāo)準(zhǔn)色板進(jìn)行比較，確定腐蝕級(jí)別。

GB 5903—2011《工業(yè)閉式齒輪油》中規(guī)定320號(hào)齒輪油新油的銅片腐蝕結(jié)果應(yīng)臆1。NB/SH/T 0586—2010《工業(yè)閉式齒輪油換油指標(biāo)》中規(guī)定銅片腐蝕結(jié)果逸3 b。DL/T 1461—2015中規(guī)定了風(fēng)機(jī)齒輪油銅片腐蝕結(jié)果的指標(biāo)應(yīng)臆2 a。

國(guó)內(nèi)外銅片腐蝕測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)分別為GB 5096—2017和ASTM D130-18，兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的方法等效。國(guó)內(nèi)一般采用GB 5096—2017評(píng)定風(fēng)機(jī)齒輪油銅片腐蝕性能。

（10）液相銹蝕。液相銹蝕是評(píng)價(jià)油品與水混合時(shí)對(duì)鐵部件的防銹能力。主要是通過(guò)將油試樣與蒸餾水或合成海水混合，把圓柱形的試驗(yàn)鋼棒全部進(jìn)入其中，在60℃下進(jìn)行攪拌24 h后，觀察試驗(yàn)鋼棒銹蝕的痕跡和銹蝕的程度。國(guó)內(nèi)采用的是GB/T 11143—2008，試驗(yàn)周期為24 h，而美國(guó)試驗(yàn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)ASTM D665-14e1中建議的試驗(yàn)周期為4 h。

（11）泡沫特性。在高速齒輪、大容積泵送和飛濺潤(rùn)滑系統(tǒng)中，齒輪油生成泡沫的傾向是一個(gè)非常嚴(yán)重的問(wèn)題，可以引發(fā)潤(rùn)滑不良、氣穴現(xiàn)象和潤(rùn)滑劑的溢流損失，導(dǎo)致機(jī)械故障。

GB 5903—2011《工業(yè)閉式齒輪油》中規(guī)定了L-CKB，LCKC，L-CKD齒輪油新油的泡沫特性指標(biāo)。目前，對(duì)于運(yùn)行齒輪油中的泡沫特性指標(biāo)無(wú)具體要求，只有DL/T 1456—2015中規(guī)定了運(yùn)行中風(fēng)機(jī)齒輪油的泡沫特性的具體指標(biāo)。

（12）Timken機(jī)試驗(yàn)。極壓性能試驗(yàn)是考察齒輪油負(fù)荷能力的重要試驗(yàn)項(xiàng)目。試驗(yàn)方法有四球機(jī)試驗(yàn)法、梯姆肯（Timken）試驗(yàn)機(jī)法、FZG齒輪試驗(yàn)機(jī)法、愛(ài)斯愛(ài)意（SAE）試驗(yàn)機(jī)法、法萊克斯（Falex）試驗(yàn)機(jī)法和阿爾門（Almen）試驗(yàn)機(jī)法。

GB 5903—2011《工業(yè)閉式齒輪油》、NB/SH/T 0586—2010《工業(yè)閉式齒輪油換油指標(biāo)》中均規(guī)定了用Timken機(jī)試驗(yàn)方法對(duì)齒輪油極壓性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。NB/SH/T 0586—2010《工業(yè)閉式齒輪油換油指標(biāo)》中規(guī)定L-CKD齒輪油的梯姆肯OK值臆178 N時(shí)換油，LCKC齒輪油的梯姆肯OK值臆133.4 N時(shí)換油，GB 5903—2011中規(guī)定新齒輪油的梯姆肯OK值應(yīng)逸267 N。DL/T 1456—2015中規(guī)定了運(yùn)行中風(fēng)機(jī)齒輪油的質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)逸222.4 N。

（13）四球機(jī)試驗(yàn)。四球機(jī)試驗(yàn)是評(píng)價(jià)齒輪油承載能力的指標(biāo)，包括最大無(wú)卡咬負(fù)荷、燒結(jié)負(fù)荷、綜合磨損指數(shù)和磨斑直徑等。極壓四球試驗(yàn)機(jī)于1933年由Boerlage設(shè)計(jì)，用來(lái)研究各類型潤(rùn)滑劑的承載能力。1962年ASTM D技術(shù)委員會(huì)提出了了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法ASTM D2783-03（2014）和ASTM D 2596-15。目前，針對(duì)齒輪油的標(biāo)準(zhǔn)中采用四球機(jī)試驗(yàn)方法的有GB/T 3142—1982，GB/T12583—1998，SH/T0189—2017 和 ASTM D2783-03（2014）。

（14）油泥析出試驗(yàn)。油泥可以表征油品的老化程度。其原理是利用油泥在溶劑（正庚烷）和老化油中的溶解度不同，來(lái)判斷油中是否有油泥析出，進(jìn)一步判斷油品是否有老化現(xiàn)象。采用的試驗(yàn)方法為DL/T 429.7—2017。風(fēng)機(jī)齒輪油油泥析出試驗(yàn)參照DL/T 429.7—1991—2017方法執(zhí)行。

2 齒輪油常見(jiàn)問(wèn)題

2.1 顆粒污染

潤(rùn)滑油顆粒污染可以分為兩類：鐵污染和煙塵污染[2]。對(duì)于鐵污染，污染源通常是由于頻繁摩擦而從機(jī)器部件中出來(lái)的金屬碎屑，主要成分是鐵。這類污染可以通過(guò)增加潤(rùn)滑油的介電常數(shù)導(dǎo)致油劣化，減弱了油的絕緣特性并且還引起氧化。對(duì)于煙塵污染，污染源主要來(lái)自氧化產(chǎn)生的油相不溶性的顆粒和機(jī)械系統(tǒng)外部的灰塵。高濃度煙灰顆粒會(huì)增加潤(rùn)滑油的黏度，并可能導(dǎo)致油耗和嚴(yán)重的機(jī)械部件磨損和故障。

控制齒輪油顆粒污染的最佳方法是安裝在線或離線過(guò)濾器。嚴(yán)格的顆粒污染控制措施，將會(huì)使軸承壽命增加2.6～3.7倍，并且提高齒輪箱的可靠性。在齒輪箱工作過(guò)程中，當(dāng)與油膜厚度相同或比油膜厚度稍大的顆粒進(jìn)入接觸區(qū)時(shí)，會(huì)對(duì)接觸表面造成傷害。像齒輪齒面的滑動(dòng)接觸中，硬質(zhì)顆粒通過(guò)磨蝕磨損表面，同時(shí)增加摩擦能量損失并產(chǎn)生熱量。在滾動(dòng)接觸中，顆粒會(huì)造成接觸表面凹陷現(xiàn)象，導(dǎo)致表面粗糙化和引發(fā)表面的疲勞剝落。典型的齒輪磨損殘余物硬質(zhì)球墨鑄鐵顆粒是最具破壞性的，但是任何大量的硬質(zhì)顆粒都會(huì)嚴(yán)重降低軸承壽命[3]。

另外，顆粒污染也會(huì)降低齒輪潤(rùn)滑油的使用壽命。 新鮮的金屬磨損顆粒和新鮮磨損的部件的表面具有催化作用，可以加速齒輪油氧化降解。研究發(fā)現(xiàn)，新鮮的磨損金屬表面會(huì)將油氧化的速度提高6～8倍，因此，齒輪箱中大量的鋼屑磨損顆粒是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪油運(yùn)行中最棘手的問(wèn)題。

對(duì)于火電機(jī)組的潤(rùn)滑油，當(dāng)例行試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)油品顆粒度超過(guò)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時(shí)，可以通過(guò)外接過(guò)濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾，濾出雜質(zhì)、水分、細(xì)小顆粒物等。而對(duì)于風(fēng)電機(jī)組齒輪油，同樣可以通過(guò)加裝外接離線精濾系統(tǒng)有效濾掉齒輪油中的污染物。離線精濾系統(tǒng)過(guò)濾精度一般為（3～5）滋m，當(dāng)過(guò)濾精度約3 滋m時(shí)，可能會(huì)過(guò)濾掉油品中的添加劑成分，而且系統(tǒng)壓力也會(huì)增加。在實(shí)際濾油過(guò)程中，98.7%的粒徑>3滋m的固體顆粒會(huì)被濾掉，使齒輪油清潔度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求[4]。但由于齒輪油具有較高的運(yùn)動(dòng)黏度，必須選擇合適的濾芯材質(zhì)、控制過(guò)濾速度才能順利實(shí)現(xiàn)。

2.2 水污染

水在齒輪油中有著一定的溶解度，溶解度的大小主要取決于基礎(chǔ)油的種類和添加劑類型及含量，但水在不同的齒輪油中的溶解度保持在（400～600）×10-6。少量的游離或溶解水污染均能夠?qū)е赂g和疲勞磨損。同時(shí)，水還可以與潤(rùn)滑油相互作用，加快潤(rùn)滑油氧化，使油酸值增加、油黏度增大，并最終導(dǎo)致過(guò)早更換潤(rùn)滑油。

在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，部件腐蝕、油中添加劑損失、微生物生產(chǎn)都與游離水有關(guān)。電偶腐蝕又稱接觸腐蝕，需要借助溶液中的離子流，而水的存在為腐蝕創(chuàng)造了條件。腐蝕容易造成點(diǎn)蝕、泄露、部件功能弱化甚至直接破壞，同時(shí)還造成氧化鐵等磨料顆粒向油中釋放。由于某些添加劑具有親水性，容易聚集在水滴中或者水滴周圍，從而破壞添加劑在油中分散成懸浮液的穩(wěn)定性，造成添加劑功能的喪失。水不僅僅使添加劑失去作用，而且失去作用的添加劑反過(guò)來(lái)會(huì)影響其他組分，致使其他組分功能喪失。當(dāng)油長(zhǎng)期處在靜止過(guò)程中，溫度保持在（15～52）℃時(shí)，并在游離水存在的條件下，細(xì)菌和霉菌開(kāi)始在油中繁殖[3]。這些微生物一方面改變潤(rùn)滑油的成分，惡化潤(rùn)滑油的理化性能和使用性能；另一方面能夠形成油泥堵塞輸送管路，并引起油品臭味、接觸材料的腐蝕等[5]。

在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，油的氧化、表面疲勞磨損與溶解水有關(guān)。酯基的潤(rùn)滑油和添加劑都是通過(guò)酸和醇反應(yīng)制得的，水在反應(yīng)過(guò)程中作為副產(chǎn)物。在潤(rùn)滑系統(tǒng)中，條件滿足的情況下溶解水能夠使酯基添加劑分解為醇和酸。酯基添加劑慢慢被消耗，產(chǎn)生的酸促使腐蝕，還可能與金屬表面產(chǎn)生污垢凝膠。早期的研究表明，水像金屬銅一樣能夠加速油品的老化，更為重要的是當(dāng)水與金屬銅或鐵共同存在時(shí)，氧化速率將提升120倍。在疲勞過(guò)程中，裂紋從表面開(kāi)始并向下擴(kuò)散。齒輪油將溶解的水帶到這些裂紋的尖端，此處金屬具有高度的反應(yīng)性。水能夠被分解為氫氣和氧氣。氧氣與潤(rùn)滑油或金屬表面發(fā)生反應(yīng)，但氫氣。危害更大，氫氣是已知的最小分子。 它的小尺寸允許它通過(guò)晶界擴(kuò)散進(jìn)入金屬，這加速了裂紋通過(guò)軸承鋼的傳播并縮短了剝落形成和部件失效的時(shí)間[3]。

鑒于水的危害性，去除水的方式有兩種：一是要通過(guò)安裝呼吸器盡量減少水污染；二是要通過(guò)外接過(guò)濾裝置及時(shí)排出進(jìn)入齒輪油中的水分。

2.3 齒輪油氧化

高溫、水、金屬離子的存在都可以加速氧化過(guò)程，從而產(chǎn)生羰基酸，使油品酸值增加。當(dāng)齒輪油酸值增加與紅外光譜中氧化峰同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，證明齒輪油已出現(xiàn)明顯的氧化現(xiàn)象[6-7]。

在紅外光譜中，可以通過(guò)鑒定羰基峰（C=O）的吸收強(qiáng)度來(lái)確定齒輪油的氧化水平。因?yàn)轸驶軌蛭詹ㄩL(zhǎng)為6300 nm（波數(shù)為1587 cm-1）左右的紅外光。在這個(gè)區(qū)域，很少有基礎(chǔ)油在該波段附近有明顯的特征吸收峰，但是，風(fēng)機(jī)齒輪油中有各種添加劑像增粘劑、極壓劑等。其中，增粘劑一般是有機(jī)酯類聚合物，會(huì)對(duì)齒輪油氧化水平的判斷產(chǎn)生干擾?？刂讫X輪油氧化的應(yīng)注意3點(diǎn)。

（1）確保冷卻系統(tǒng)能及時(shí)運(yùn)行，加強(qiáng)齒輪油溫度監(jiān)控，嚴(yán)格控制齒輪油運(yùn)行溫度。

（2）制定合理措施，確保齒輪油中水分含量在合理范圍內(nèi)。

（3）按時(shí)進(jìn)行油品質(zhì)量監(jiān)測(cè)，確保潤(rùn)滑效果良好，降低非正常磨損風(fēng)險(xiǎn)，并且盡量濾出齒輪油中金屬磨損顆粒，降低金屬顆粒對(duì)油氧化催化作用的危害。

3 總結(jié)

風(fēng)機(jī)齒輪油在使用過(guò)程中出現(xiàn)性能下降的基本原因可以歸納為：水污染、顆粒污染、油氧化。顆粒污染物對(duì)油的理化、電性能有很大的影響，可能導(dǎo)致過(guò)度的機(jī)械磨損和失效[7]。有研究表明[8]，超過(guò)80%的機(jī)器磨損是顆粒污染引起的，潤(rùn)滑油顆粒污染監(jiān)測(cè)在預(yù)防齒輪箱設(shè)備故障中起著重要的作用。盡管如此，三種因素之間存在著相互關(guān)系，水污染和顆粒污染都會(huì)使油氧化的速度加快，油氧化后會(huì)使顆粒污染的程度增加等，因此，在對(duì)齒輪油進(jìn)行性能監(jiān)測(cè)時(shí)注意4點(diǎn)。

（1）掌握評(píng)價(jià)齒輪油性能的指標(biāo)及對(duì)每項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的意義。

（2）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定每項(xiàng)性能指標(biāo)的測(cè)試周期。當(dāng)潤(rùn)滑設(shè)備或齒輪油出現(xiàn)異常問(wèn)題時(shí)，了解應(yīng)進(jìn)行哪些非例行性檢測(cè)，避免過(guò)度使用。

（3）檢測(cè)分析完成后，利用數(shù)據(jù)綜合分析，客觀、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)運(yùn)行中齒輪油的性能狀態(tài)。

（4）對(duì)有異常的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，要結(jié)合設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)，制定合理的處理措施，防止重大事故的發(fā)生。