【摘　要】近年來，風電機組因潤滑不當或油脂選型不當而出現的問題逐步呈現出來，主要表現在發電機軸承溫升報警，油脂干涸變硬；主軸軸承溫升報警，油脂干涸結塊或成膠狀；變槳軸承密封泄露甚至損壞，軸承不同程度出現磨損，廢油脂排出不暢；偏航軸承振動異響以及開式齒輪出現油脂滴落流失、齒面銹蝕、點蝕甚至磨損等。本文針對以上問題進行原因分析及改造研究。
　　【關鍵詞】風電機組；潤滑；原因分析；改造研究

　　1、部件潤滑問題的原因分析
　　軸承潤滑問題主要原因在于所使用的油脂抗重載、抗剪切、抗微動磨損、抗氧化安定性能不足，致使游離堿含量降低、游離有機酸含量增大，生成腐蝕性產物和破壞潤滑油脂結構的物質，造成軸承腔內的油脂干涸變硬甚至結塊。風電機組長期運行，致使軸承保持架過度磨損，滾柱（珠）不能按既定軌道運行，Z終導致軸承損壞故障。

　　開式齒輪潤滑問題主要原因在于所使用的油脂粘附性能差，不能形成有效潤滑油膜，在高壓力下的磨損保護、抗腐蝕能力不足，導致輪齒過度磨損、損壞。

　　1.1變槳軸承故障原因分析

　　風電機組大多是在環境惡劣的條件下或變槳軸承長期在微動狀態下運行，因潤滑不良導致的變槳軸承損壞主要以下幾方面的原因：

　　1.1.1潤滑油脂在微動狀態下對軸承的影響

　　微動狀態下的軸承與單向旋轉的軸承不同。在擺動振幅相當大的情況下，軸承圈將受到兩種載荷的作用如圖1（a）所示，軸承圈上未被潤滑的邊緣一段處在連續旋轉的狀態，改變運動方向后、在被潤滑之前經過的區域將出現壓力峰，該壓力峰的壓力比連續旋轉時所產生的壓力大一倍；當軸承以很小的擺動振幅工作時，如圖1（b）所示，這時相離Z遠的兩接觸面也部分相互重疊，軸承的工作條件將變得極端不好，該區域內的壓力峰將變得非常大。以上問題如果沒有潤滑脂的作用，那么在短時間工作之后軸承就會磨損、損傷。

　　滾道磨損及滾珠損傷將使摩擦力矩增加，軸承就會產生高溫，并產生永久變形。在此情況下金屬表面由于猛烈擠壓，可能發生分子熔接現象，在滾道上留下凹坑（見圖2）。軸承磨損逐漸加大，軸承圈金屬被氧化及部分潤滑劑變成酸而生成氧化物的侵蝕作用，軸承將更快地損壞，輕者導致變槳阻力增大，重者導致軸承變形卡死。

　　1.1.2潤滑油脂在低溫狀態下存在的問題
　　通過對油脂分析及在低溫狀態下運行對風機變槳系統的影響，發現變槳軸承潤滑脂在低溫時變得異常粘稠，阻力很大，導致變漿系統軸承阻尼系數增大、軸承脂低溫潤滑性能差。所以油脂在低溫狀態下運行是引起變漿電機過載、變槳不同步等故障的原因之一。

　　1.1.3使用品質不好的潤滑油脂存在的問題

　　在長期的運轉過程中，品質不好的潤滑脂由于基礎油大量分離發生分油度過大導致基礎油與增稠劑嚴重分離，甚至結構發生物理變化，導致增稠劑被嚴重剪切，Z終引起油脂干涸，結塊等現象。如果某一時刻掉入滾道這樣不但使潤滑油脂的潤滑效果變差，固化的增稠劑也有可能使變漿系統軸承運動阻尼增大，引起變漿電機過載、變槳不同步等故障。

　　1.2主軸軸承故障原因分析
　　主軸軸承在運行時同時受到徑向載荷和軸向載荷，其發生故障主要原因是：主軸軸承使用油脂不能滿足軸承潤滑的基本要求，抗重載、剪切、磨損能力差，膠體安定性能差，導致銅質軸承保持架異常磨損，滾柱與保持架間隙超標。

　　球面滾柱軸承不能按原設計的路線運行，加劇磨損，致使球面滾柱變道運行，導致滾道邊緣受力異常而破損。

　　1.3發電機軸承故障原因分析
　　發電機長期處于高溫、高轉速、極壓狀態下，其故障主要原因是：

　　1.3.1使用的油脂膠體安定性能差，抗氧化、腐蝕能力不足，抗剪切性能不穩定，在受熱、壓力、離心力等作用下易發生嚴重分油，導致壽命迅速降低；

　　1.3.2潤滑脂高溫性能差，潤滑脂運行時很快氧化失效而結塊，其失效后不能對發電機軸承進行良好的潤滑，使發電機軸承溫度升高、磨損加速，Z終抱死停機。

　　1.4開式齒輪故障原因分析
　　開式齒輪故障主要是原油脂粘附性能差，不能形成有效潤滑膜，高表面壓力下的磨損保護、抗腐蝕能力不能滿足其運行基本要求，人為地延長原油脂的壽命，導致開式齒面及驅動輪磨損、點蝕。

　　1.5偏航軸承故障原因分析
　　偏航系統也稱對風裝置，其作用在于當風速矢量的方向變化時，能夠快速平穩的對準風向，以便風輪獲得Z大的風能，在此過程中其承受了整個機艙轉動所產生的載荷，因潤滑不當導致偏航軸承振動異響。

　　1.6對潤滑脂的質量要求
　　1.6.1對軸承潤滑脂質量要求如下：

　?。?）具有良好的分油釋放性能，并具有很好的流動性；

　?。?）具有良好的油品分布性能，在接觸區域有好的粘附性；

　?。?）具有抗極壓及抗磨添加劑，確保低的磨損量。

　?。?）具有極佳的抗微動磨損性能；

　?。?）剪切穩定性以及長的換油周期；

　?。?）與密封件兼容；

　?。?）低溫穩定性好；

　?。?）良好腐蝕保護性能。

　　1.6.2開式齒輪對潤滑油脂的要求是：

　?。?）黏附性好；

　　（2）承載高的表面壓力；

　?。?）腐蝕保護。

　　2、潤滑系統改造研究
　　為了避免以上問題的出現，導致機組故障擴大化，在此提出幾點改善機組潤滑環境的專項注油、檢查、改造方案，具體情況如下：

　　2.1變槳軸承及齒圈潤滑技術
　　1）通過手動變槳（快速轉動）確認變槳軸承有無異響等異常現象；

　　2）檢查變槳潤滑系統是否正常，若不正常，應恢復變槳潤滑系統；

　　3）取下變槳軸承處所有快速接頭和集油袋（瓶），用鐵絲或螺絲刀疏通變槳軸承進油口和出油口，確保其通暢；

　　4）手動從變槳軸承的注油口給軸承滾道加注油脂，確保注油口注油量充足。注油時需要一邊手動變槳一邊手動注油并及時清理排脂口排出的廢油脂；

　　5）用抹布等工具將每個變槳軸承的齒和潤滑小齒輪上的雜物和舊油脂清理干凈，然后在變槳軸承齒圈上均勻涂上潤滑脂；

　　6）觀察運行，定期檢查集油袋（瓶）中廢油收集及充氣情況。

　　2.2偏航軸承及齒圈潤滑技術
　　1）拆下偏航軸承的各個注油嘴并疏通，向各個注油口注油，各個注油孔需均勻注入油脂；

　　2）用抹布等工具將偏航軸承齒圈上的雜物和舊油脂清理干凈，然后在偏航軸承齒圈上均勻涂上潤滑脂；

　　3）觀察運行情況。

　　2.3主軸軸承潤滑技術
　　1）取下主軸軸承座端蓋側排油螺塞（若有自動注脂泵取下后不再復裝），觀察是否有油脂排出，若無油脂，用鐵絲疏通排油口，確保排油口通暢，并清理排出的廢油脂；

　　2）檢查主軸潤滑系統工作是否正常，若不正常，應先恢復主軸潤滑系統；

　　3）若主軸軸承有升溫、振動、異響等異常情況，則需要將主軸軸承座的端蓋取下，將主軸軸承內舊油脂盡量掏出，檢查油脂是否含有鐵屑，金屬粉末等異物及軸承磨損情況，復裝端蓋；

　　4）加注新油脂時需拆下軸承處的油管快速接頭，用手動注油泵向軸承兩邊注油口同時加注潤滑脂（如果遇到注脂困難，且發現排油不暢，參照上一條將端蓋拆下處理）。加注油脂時盡量保持高速軸轉速為300-400r/min，使油脂均勻分布在軸承滾道內；

　　5）觀察溫度、振動、異響的變化情況。

　　2.4發電機軸承潤滑技術
　　1）檢查發電機潤滑系統工作是否正常，若不正常，應先恢復發電機潤滑系統；

　　2）若前后軸承有溫升高、振動、異響等異常情況，則需要將軸承座的端蓋取下，將軸承內舊油脂盡量掏出，檢查油脂是否含有鐵屑、金屬粉末等異物及軸承磨損情況，復裝端蓋；

　　3）向發電機前后軸承加注油脂時要將自動潤滑泵出油口油管接頭取下，將加油槍與油管快速接頭連接，加注油脂（如果遇到注脂困難且發現排油不暢，參照上一條將端蓋拆下處理），加注油脂時保持高速軸轉速為300-400r/min，使油脂均勻分布在軸承滾道內；

　　4）注意觀察運行時溫度、振動、異響的變化情況。

　　3、結論
　　綜上所述，可避免因潤滑故障導致的軸承損壞問題，如油脂不能滿足機組使用環境，建議更換。

　　軸承及開齒良好的潤滑保護能有效降低各部件的磨損，延緩各部件的使用壽命，降低了更換大部件的幾率，同時為風場節省了因更換大部件而帶來的經濟損失。給風機安全穩定運行帶來保障，降低了因潤滑問題導致的故障率，降低了停機頻率，可有效提高風場的生產效率。

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　　作者簡介：武林俠（1986-），男（漢族），中節能內蒙風電公司安生部技術專工，電氣技師，從事風力發電機組技術支持及技術研究。

來源：《風能產業》2019年第4期