崔陽，李元鴻

(遼寧海華科技股份有限公司，遼寧 鞍山 114229)

1 研究背景

我國的風(fēng)能資源十分豐富，有資料顯示，我國水力資源儲量為7000萬kW，而風(fēng)能儲量卻高達(dá)2.5億kW。因此，國家大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了高速發(fā)展的時期，風(fēng)機(jī)數(shù)量及裝機(jī)容量正飛速增長，作為重要基礎(chǔ)支撐的風(fēng)電設(shè)備潤滑技術(shù)也隨之快速發(fā)展[1]。我國風(fēng)電設(shè)備開發(fā)起步較晚，所以國內(nèi)現(xiàn)已投產(chǎn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組專用潤滑劑初裝基本按原設(shè)計采用進(jìn)口潤滑劑，目前國內(nèi)風(fēng)電用潤滑劑99%以上為進(jìn)口油。隨著我國風(fēng)電行業(yè)的不斷成熟，對風(fēng)力發(fā)電機(jī)潤滑問題的認(rèn)識加深，對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的潤滑要求、風(fēng)場的潤滑管理及風(fēng)力發(fā)電機(jī)的潤滑運(yùn)營維護(hù)等工作逐漸受到重視。作為在戶外惡劣環(huán)境中長期運(yùn)行的大型貴重精密機(jī)械，大型風(fēng)力發(fā)電裝置的傳動系統(tǒng)對潤滑的要求非常高，如極高的承載能力以保障設(shè)備重載、振動、頻繁啟停的工況條件下不發(fā)生擦傷膠合；極高的抗磨、抗點(diǎn)蝕以延長設(shè)備壽命；高效減摩以提高風(fēng)電轉(zhuǎn)化效率，低毒、無毒以不污染環(huán)境等[2]。

開發(fā)風(fēng)電機(jī)組專用潤滑劑——變速箱齒輪油，以有效防止風(fēng)機(jī)主變速箱齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的磨損和延長風(fēng)機(jī)的使用壽命為目標(biāo)，同時改善我國風(fēng)電企業(yè)沉重的潤滑油脂消耗成本和潤滑維護(hù)成本過大的局面，減少對國外進(jìn)口的依賴。

2 技術(shù)研究

風(fēng)電機(jī)組專用潤滑劑——變速箱齒輪油采用進(jìn)口合成型超高指數(shù)優(yōu)質(zhì)基礎(chǔ)油，添加高性能復(fù)合劑并復(fù)配特種功能單劑調(diào)合而成，性能達(dá)到了最高水平。為提高產(chǎn)品的研發(fā)水平，項目建立之初，參照國外風(fēng)電潤滑產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)、風(fēng)電制造商對潤滑劑的要求以及我國風(fēng)場的自然環(huán)境特點(diǎn)，制定了風(fēng)電機(jī)組專用潤滑劑——變速箱齒輪油產(chǎn)品的研發(fā)目標(biāo)，見表1。

表1 風(fēng)電機(jī)組專用潤滑劑——變速箱齒輪油的研制目標(biāo)

風(fēng)電機(jī)組專用潤滑劑——變速箱齒輪油研制工作重點(diǎn)在于基礎(chǔ)油及添加劑的選擇。根據(jù)制定的研發(fā)目標(biāo)，根據(jù)研制產(chǎn)品的性能特點(diǎn)，采用三羥甲基丙烷辛酸酯和聚α- 烯烴為基礎(chǔ)油。三羥甲基丙烷辛酸酯具有高黏度指數(shù)、低傾點(diǎn)、低揮發(fā)、無毒、與多數(shù)礦物油及合成油可任意互溶，可降解的優(yōu)點(diǎn)[3]；與性能優(yōu)良且價格適中的聚α-烯烴進(jìn)行調(diào)合，得到風(fēng)電設(shè)備齒輪油的理想基礎(chǔ)油組分。根據(jù)產(chǎn)品的性能特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域，選用風(fēng)電專用復(fù)合劑和單劑復(fù)配調(diào)合。為減少齒輪表面過早損壞，油品要具有抗微點(diǎn)蝕性能；減少潤滑部件的磨損，要具有極好的承載能力和抗磨性能；抑制油品氧化物質(zhì)的生成要具有良好的氧化安定性。具體試驗采用正交設(shè)計等方法對基礎(chǔ)油及添加劑進(jìn)行了大量的篩選、考查試驗，并分別對抗微點(diǎn)蝕性、極壓抗磨性、熱氧化安定性、及配方穩(wěn)定性等主要性能指標(biāo)做了詳細(xì)的研究評價工作。最終確定的產(chǎn)品配方在性能方面完全達(dá)到研制目標(biāo)的要求，部分指標(biāo)超過了國外產(chǎn)品的水平。研制的風(fēng)電機(jī)組專用潤滑劑——變速箱齒輪油在基礎(chǔ)油和添加劑的選擇方面具有一定創(chuàng)新性，在保證油品具備良好理化性能的同時，還具有突出的環(huán)保性能及良好的生物降解能力。表2為研制產(chǎn)品的主要典型數(shù)據(jù)。

表2 風(fēng)電機(jī)組專用潤滑劑——變速箱齒輪油典型數(shù)據(jù)

表2(續(xù))

在變速箱齒輪油實(shí)驗室配方及工藝的基礎(chǔ)上，對產(chǎn)品進(jìn)行了中試試驗，對新產(chǎn)品進(jìn)行了50～100倍的中試放大，進(jìn)一步驗證并完善了實(shí)驗室確定的各項工藝條件及要求。同時，對中試產(chǎn)品進(jìn)行了全面的指標(biāo)評定，評定結(jié)果顯示，產(chǎn)品各項技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了目標(biāo)要求，批次穩(wěn)定性良好。

3 國外同類產(chǎn)品性能對比

風(fēng)電齒輪箱多采用多級平行軸行星斜齒輪變速箱，風(fēng)電設(shè)備中葉片以較低速度經(jīng)過增速齒輪箱系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的提高，再傳遞給電機(jī)形成發(fā)電[4]。在這一過程中，齒輪箱的增速比一般為1∶67.4(金風(fēng)科技750 kW機(jī)型)，可形成高達(dá)363 kN·m的扭矩，齒輪將承受由此形成的極大應(yīng)力。

風(fēng)電機(jī)組專用潤滑劑——變速箱齒輪油采用進(jìn)口合成型超高指數(shù)優(yōu)質(zhì)基礎(chǔ)油，添加超級復(fù)合劑并復(fù)配特種功能單劑調(diào)合而成，性能達(dá)到了最高水平。性能特點(diǎn)可概括為：出色的抗微點(diǎn)蝕性能，保護(hù)齒輪，避免過早損壞；優(yōu)異的氧化安定性、高溫穩(wěn)定性，延長換油周期；優(yōu)異的潤滑特性、黏溫特性，延長油品使用壽命；突出的防銹和防腐蝕性能，對野外設(shè)備起到很好的保護(hù)；卓越的分水性能，保障齒輪表面的均勻潤滑，與國外品牌產(chǎn)品性能對比見表3。

表3 風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)變速箱齒輪油與國外品牌產(chǎn)品性能對比

表3(續(xù))

4 風(fēng)電機(jī)組專用潤滑劑——變速箱齒輪油應(yīng)用

內(nèi)蒙古某風(fēng)電場的金風(fēng)S750 kW風(fēng)電機(jī)組79#風(fēng)機(jī)在2013年6月開始使用海華風(fēng)電機(jī)組專用潤滑劑——320#變速箱齒輪油。在3年的使用過程中，從氧化變質(zhì)程度、磨損兩方面對海華風(fēng)電機(jī)組專用潤滑劑——320#變速箱齒輪油進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果表明，320#變速箱齒輪油各項性能指標(biāo)穩(wěn)定，滿足設(shè)備的使用要求[5]。

4.1 氧化變質(zhì)程度

4.1.1 運(yùn)動黏度

風(fēng)電齒輪油經(jīng)過長時間使用后，其運(yùn)動黏度可能因氧化變質(zhì)而上升，也可能因機(jī)械剪切作用而下降。質(zhì)量好的風(fēng)電齒輪油應(yīng)具有較好的黏度保持性，其運(yùn)動黏度在使用過程中變化幅度應(yīng)盡可能小。海華風(fēng)電機(jī)組專用潤滑劑——320#變速箱齒輪油在使用過程中的40 ℃運(yùn)動黏度變化見圖1。

圖1 40 ℃運(yùn)動黏度變化曲線

由圖1可以看出，在監(jiān)測過程中，320#變速箱齒輪油40 ℃運(yùn)動黏度的變化在正常范圍，即新油運(yùn)動黏度的±20%范圍內(nèi)變化，基本保持穩(wěn)定，說明其具有較好的抗剪切和抗氧化性能。

4.1.2 酸值

齒輪油中的酸性組分主要來自有機(jī)酸和酸性添加劑。對于新油而言，由于配方體系不同，相對級別油品的酸值可能會有較大差別；對于在用油而言，酸值降低表示油中酸性添加劑的損耗，酸值升高表示油品被氧化而生成酸性物質(zhì)。齒輪油在使用過程中因氧化生成的有機(jī)酸會對機(jī)械部件造成腐蝕。在油液監(jiān)測中，酸值是判斷設(shè)備潤滑狀況和油品抗氧抗腐性能的重要指標(biāo)。320#變速箱齒輪油在使用過程中的酸值變化見圖2。

圖2 酸值變化曲線

由圖2可以看出，320#變速箱齒輪油在監(jiān)測期內(nèi)酸值基本保持穩(wěn)定，說明其具有較好的抗氧、抗腐性能。

4.2 磨損情況

運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備無法避免地會產(chǎn)生磨損，潤滑的目的就是將磨損控制在一個比較低的程度。監(jiān)測潤滑油中的金屬元素含量，主要是分析、判斷齒輪及軸承的磨損程度。風(fēng)機(jī)齒輪箱的材質(zhì)為鐵，軸承的主要成分為銅和鉛。

4.2.1 鐵含量

320#變速箱齒輪油在使用過程中的鐵含量變化見圖3。

圖3 鐵含量變化曲線

由圖3可以看出，320#變速箱齒輪油在使用期內(nèi)鐵含量控制在10 μg/g以下，而鐵含量報警參考值為50～100 μg/g，大于100 μg/g需換油，說明其鐵含量在正常范圍內(nèi)波動，風(fēng)機(jī)齒輪箱的齒輪磨損狀態(tài)正常，能有效降低齒輪磨損。

4.2.2 銅含量、鉛含量

320#變速箱齒輪油在使用過程中的銅含量、鉛含量變化見圖4、圖5。

圖4 銅含量變化曲線

圖5 鉛含量變化曲線

由圖4、圖5可以看出，320#變速箱齒輪油在使用期內(nèi)銅、鉛含量在使用過程中均保持在一個很低的水平，說明風(fēng)機(jī)的齒輪箱軸承磨損狀態(tài)正常。

5 小結(jié)

本文介紹了風(fēng)電機(jī)組專用潤滑劑——變速箱齒輪油的標(biāo)準(zhǔn)要求及研制過程。海華風(fēng)電機(jī)組專用潤滑劑——變速箱齒輪油產(chǎn)品性能優(yōu)異，適用于環(huán)境溫度范圍變化大、工況苛刻、需要抗微點(diǎn)蝕性能防護(hù)的齒輪。

應(yīng)用結(jié)果表明，海華風(fēng)電機(jī)組專用潤滑劑——變速箱齒輪油具有優(yōu)異的氧化安定性和摩擦學(xué)性能，能夠滿足客戶對風(fēng)電機(jī)組潤滑性能的要求。