風機潤滑點及基礎知識

2014年4月10號 工業(yè)合理潤滑 ?？漆t(yī)生 提供合理潤滑解決方案 風力發(fā)電機組潤滑 上海得潤石油化工有限公司王僑TEL 021 51155020Email wq 2014年4月10號 風力發(fā)電機安裝 2014年4月10號 風力發(fā)電機的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 2014年4月10號 風電機組的工作原理 風輪葉片 一般為3片 運行平穩(wěn) 較高風能利用系數(shù) 在風力作用下轉(zhuǎn)動風輪輪轂聯(lián)結(jié)葉片和主軸 傳遞風力和力矩到主軸 風輪承受的載荷也傳遞到機艙和塔架主軸通過聯(lián)軸器 一般為剛性聯(lián)軸器 傳遞力矩到增速齒輪箱 而軸向力傳遞給機艙和塔架 主軸轉(zhuǎn)速在20 40rpm 即增速箱輸入轉(zhuǎn)速 增速箱 一般為平行軸齒輪傳動 行星齒輪傳動 平行軸 行星齒輪傳動 變速比為 20 130 增速箱輸出轉(zhuǎn)速達1500 1800rpm 增速箱通過聯(lián)軸器 一般為彈性聯(lián)軸器或萬向聯(lián)軸器 與發(fā)電機輸入軸聯(lián)結(jié) 傳遞轉(zhuǎn)速和力矩給發(fā)電機發(fā)電機利用電磁感應發(fā)電制動 在風速過大的情況下 會產(chǎn)生主軸轉(zhuǎn)速 增速箱輸出轉(zhuǎn)速過大以及傳遞的力矩過大 導致系統(tǒng)超負荷運行 影響安全運行 對此 通過制動系統(tǒng)減慢旋轉(zhuǎn)負載 轉(zhuǎn)速和力矩 達到安全運行的效果偏航 通過與機組內(nèi)的控制系統(tǒng)結(jié)合 是發(fā)電機組的風輪始終處于迎風狀態(tài) 并且提供必要的鎖緊力矩 保證風力發(fā)電機組的安全運行 2014年4月10號 風電機組的主要潤滑點 2014年4月10號 風力發(fā)電機組的工作環(huán)境 機組一般安裝在高山 荒野 海灘 海島等風口 經(jīng)受嚴寒 酷暑 日夜溫差大 材料 潤滑油要求可在很寬的溫度范圍內(nèi)工作 風向 風速變化大 產(chǎn)生的湍流對機組產(chǎn)生極大的危害 機組產(chǎn)生振動 葉片受力不均勻 引起部件磨損 損壞 縮短機組的壽命交通不便 機組的塔架很高 一旦出現(xiàn)故障 零部件損壞潤滑油換油等很不方便 維護維修成本高 要求零部件 潤滑油等長壽命 潤滑對風電維修成本的影響 7 國際工程保險協(xié)會的年報中 所支付給丹麥風電業(yè)的理賠費用 2014年4月10號 風電機組運行的工況特點 高溫低溫潮濕 鹽霧 酸雨 腐蝕 生銹 潤滑油乳化 沙塵重載低速 時停 時動 振動 沖擊載荷 磨損 疲勞 部件加速失效 2014年4月10號 一 主齒輪箱的潤滑 主齒輪箱也叫增速齒輪箱 是風力發(fā)電機的主要潤滑部位 用油量占風力發(fā)電機用油量的3 4左右 多采用油池飛濺式潤滑或壓力強制循環(huán)潤滑 對齒輪油的要求 良好的極壓抗磨性能冷卻性能和清洗性能還應良好的熱氧化穩(wěn)定性水解安定性 抗乳化性能高粘度指數(shù) 低溫性能長的使用壽命較低的摩擦系數(shù)以降低齒輪傳動中的功率損耗常用的粘度等級 一般是ISOVG220 320齒輪油的類型 礦物油型 PAO型 PAG型加油量 一次換油量約200 400升 換油周期 礦物油一般是1年 合成油一般是2 3年 齒輪油 10 潤滑油 11 潤滑油 齒輪油的主要性能 適當?shù)恼扯攘己玫臉O壓抗磨性良好的抗氧化安定性良好的抗剪切安定性良好的防銹性良好的抗乳化性 12 粘度 13 粘度 流體的內(nèi)摩擦力 是油膜厚度的量度 是選用潤滑油確定油牌號的主要依據(jù) 常被用來作為粘度 通常溫度是為40 或100 的單位有 運動粘度 是重力作用下流體的內(nèi)摩擦力的量度 是動力粘度 密度之比 一般油的密度小于1 運動粘度 動力粘度 即要考慮重力對內(nèi)摩擦力的影響 常用單位 mm2 s 平方毫米每秒 也用 cSt 厘斯 表示 許多油品是用40 時ISO 運動粘度來表示 1mm2 s 平方毫米每秒 1cSt 厘斯 粘度級別 等級 ISO級別 粘度指數(shù) VI 黏度指數(shù) VI 粘度隨溫度變化而變化的程度VI高 即粘度隨溫度變化小 表明潤滑油的粘溫性能好VI低 則相反 可通過加粘度指數(shù)改進劑 改善潤滑油的粘溫性能粘度指數(shù)是以40 C和100 C時的粘度為基準進行比較得出的 工作溫度很高或很低的 應選用粘度指數(shù)高的潤滑油 傾點 傾點 油能流動的最低溫度ASTMD97潤滑油含有不同數(shù)量的蠟質(zhì)物質(zhì) 這些蠟質(zhì)低溫時結(jié)晶出來 導致潤滑油固化 不能流動或傾倒低溫流動性的重要指標工作溫度低的設備應選用傾點較低的潤滑油 柴油的牌號命名就是根據(jù)傾點來命名的 如0號柴油 10號柴油等 閃點 ASTMD92 閃點 油蒸氣遇明火立即發(fā)生閃火現(xiàn)象的最低溫度 閃點通常被視為油品的貯存 運輸和使用的一個安全指標同時也是潤滑油的揮發(fā)性指標開杯閃點和閉杯閃點閃點在45 以下的油品為易燃品高溫區(qū)應選用閃點高的潤滑油 齒輪試驗機FZG FZG齒輪試驗機主要是用來說評定潤滑劑的承載能力 按前述的試驗方法 當齒輪面出現(xiàn)擦傷達一個齒面寬時的最低加載力級或齒輪的磨損量級差超過10mg的最低加載力級的前一個力級 即是油品的承載能力 分是12級 采用FZG評定齒輪油最為合適 18 齒輪失效的主要形式 1 齒輪折斷 疲勞折斷機理 a 輪齒受載后齒根處出現(xiàn)最大彎曲應力 b 齒根由于尺寸過渡和刀痕引起應力集中 c 在重復載荷作用下 齒根出現(xiàn)裂縫 擴展 導致齒輪折斷 過載折斷 受到突然過載或經(jīng)過嚴重磨損后齒厚過分薄發(fā)生折斷 折斷部位 斜齒輪沿接觸線產(chǎn)生局部折斷直齒輪沿齒根折斷 齒輪折斷 齒輪失效的主要形式 2 齒面疲勞點蝕點蝕產(chǎn)生機理理論上輪齒齒面接觸是一條線 由于彈性變形為很小的面接觸 全部載荷作用在很小的面積上產(chǎn)生相當大的接觸應力 當其超過材料的疲勞極限時 在接觸應力的反復作用下 表層產(chǎn)生疲勞裂縫 擴大 連片 剝落 麻窩 點蝕 防止點蝕產(chǎn)生的辦法 1 通過熱處理增加齒面硬度2 降低齒面粗糙度3 提高齒輪油粘度以增大油膜強度或使用極壓抗磨性能更好的潤滑油 齒輪失效的主要形式 3 膠合出現(xiàn)在高速重載或低速重載的閉式傳動 重載齒面間正壓力大 油膜被擠走 金屬直接接觸 另一方面 重載條件下 損失功率大 產(chǎn)生熱量多 溫升大 導致接觸處瞬時高溫 接觸在高溫高壓下焊在一塊 齒面粘連 當輪齒繼續(xù)轉(zhuǎn)動時 較軟齒面被撕下 在齒頂和齒根沿滑動方向形成溝紋 防止膠合的辦法 a 采用含有油性和極壓添加劑的潤滑油 b 降低滑動系數(shù) 減少模數(shù) 增大齒數(shù) c 提高表面粗糙度 齒輪失效的主要形式 4 塑性變形機理 當齒面硬度較低 又處于低速重載條件下 以及起動 過載頻繁的傳動中 齒面表層材料沿摩擦力的方向發(fā)生塑性流動 防止的塑性變形辦法 1 采用高屈服強度的材料 提高齒面硬度 2 采用粘度大的潤滑油 丹麥一大型風力發(fā)電場 使用PAO和礦物型兩種齒輪油 出現(xiàn)油泥沉積和齒面點蝕問題 長期得不到解決 決定試用PAG型抗點蝕型風力發(fā)電機齒輪箱專用油 期望能夠解決此問題 23 微點蝕Micropitting 黑色沉積物Blackdeposits 風力發(fā)電機齒輪箱的潤滑 24 原用PAO 改用PAG2000小時后 繼續(xù)運行4000小時后 齒面微點蝕沒有增加 油箱保持清潔 原用礦物油 改用PAG2000小時后 繼續(xù)運行4000小時后 齒面微點蝕沒有增加 齒面非接觸部分的黑色是使用原來油品時的殘余物 的基本性能 25 PAO型合成齒輪油PAO基礎油為分子結(jié)構(gòu)單一的C H合成物 綜合性能優(yōu)良 在物理 化學特性的很多方面類似于礦物油 與礦物油相容性好與密封材料 油漆的相容性良好低溫流動性好 高溫抗氧化性好粘度指數(shù)高 抗剪切能力強常用的食品級齒輪油最常見的PAO齒輪油類型 MobilSHCEPseries MobilSHC600系列 MobilSHC320XMPShellOmalaHDBPEnersynHTXCaltexPinnacleEP 的基本性能 26 聚醚型合成齒輪油摩擦系數(shù)低 尤其適用于鋼 磷青銅摩擦副 蝸輪蝸桿 降低滑動摩擦系數(shù) 提高傳動效率 節(jié)省能耗極性強 與金屬表面吸附力很強 抗磨 極壓性能優(yōu)異 甚至不需添加極壓添加劑 節(jié)省能耗橡膠件 油漆的相容性問題與其它類型的潤滑油不相容最常見的PAG齒輪油類型MobilGlyogyle11 22 30 GlyogyleHEseriesShellTivilaSBPEnersynSG XPCaltexSynlubeCLP 礦物油的粘溫曲線 27 PAOVSPAG 28 各類基礎油的四球磨斑特性 29 潤滑劑基礎 2014年4月10號 二 發(fā)電機軸承的潤滑 工況特點 發(fā)電機軸承長期運轉(zhuǎn)溫度可達80 以上 主要采用軸承潤滑脂潤滑 對發(fā)電機軸承潤滑脂的要求 高溫性能好 在高溫下保持良好的潤滑而不流失 還要求潤滑脂具有良好的抗磨極壓性能 粘溫性能好 抗水防銹性能 發(fā)電機軸承脂可以選擇聚脲基或者是鋰復合潤滑脂 潤滑方式 多采用定期人工加注潤滑脂的方式 也有采用自動供脂設備加注 潤滑產(chǎn)品推薦 G BesluxLiplexH 1 2SG BesluxLiplexM 1 2SOEM推薦 INDAR GAMESA EHM 2014年4月10號 潤滑產(chǎn)品推薦 G BesluxLiplexH 1 2SG BesluxLiplexM 1 2SOEM推薦 INDAR GAMESA EHM 2014年4月10號 三 主軸軸承的潤滑 風葉主軸由兩個調(diào)心滾子軸承支承 工況特點 承受的負荷較大 轉(zhuǎn)速相對較慢 振動及沖動載荷 根據(jù)前后軸承結(jié)構(gòu)布置上的差異 可采用油潤滑或脂潤滑 對潤滑劑的要求 足夠的油膜厚度能提供良好的承載能力 能吸收振動 良好的耐磨抗極壓性能 高粘度指數(shù)及良好的低溫性能 抗水防銹性能 潤滑產(chǎn)品推薦 G BESLUXKOMPLEXWH 2G BESLUXLIPLEXH 1 2SOEM推薦 INDAR GAMESA EHM 極壓性 四球?qū)嶒?一轉(zhuǎn)動球位于三同型號固定球之上 在壓力下旋轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)速恒定 潤滑油浸浴或潤滑脂潤滑 逐漸增加壓力測試最大無卡咬負荷 Pb 值和燒結(jié)負荷值 Pd 和綜合磨損值 ZMZ 燒結(jié)負荷越大 油品承載能力相對越強 也可通過在一定負荷 轉(zhuǎn)速下測試鋼球磨痕直徑 mm 以表示油品的抗磨損性能 磨痕直徑值越小 抗磨性越佳 與 的性能比較 34 潤滑對維修成本的影響 35 機械故障損壞 齒輪潤滑油選擇錯誤潤滑油溫度超標振動超載火災 大多數(shù)火災原因是軸承溫度超標 潤滑脂 36 潤滑脂 錐入度 錐入度 是鑒定潤滑脂稠度的指標 稠度即為軟硬程度 在規(guī)定質(zhì)量 150g 在規(guī)定溫度 25 下標準圓錐體自由落體直入杯內(nèi)樣脂中 經(jīng)過5S所達到的深度 其單位為1 10mm NLGI等級 000 00 0 1 2 3 4 5 6號 測定 潤滑脂錐入度測定法測定 油脂越硬越好嗎 一般常將2 3號油脂作為一般性使用號數(shù) 而0 1號常見使用于自動潤滑油脂添加機中 因其低稠度適合使用于長距離使用 一般錯誤的觀念 常將油脂的稠度視為耐溫的程度 以為稠度越高耐溫愈高 正確的認知是 稠度越高 其皂基含量越高 而皂基只是將油脂中基礎油保持住 以使油脂能維持潤滑性 請注意 皂基是不具潤滑性 稠度主要是為了加脂的方便 無具體的性能意義 滴點 滴點 潤滑脂在規(guī)定的加熱條件下 從不流動狀態(tài)到一定流動性的最低溫度 對于非皂基稠化劑類的潤滑脂 可以沒有狀態(tài)的變化 而是析出油 脂的最高使用溫度與滴點有關 油脂速度值 油脂速度值SpeedFactor ndm 在滾珠軸承使用下此數(shù)值相當?shù)闹匾?此數(shù)值系考慮基礎油與皂基組合后之內(nèi)部摩擦力 通常此數(shù)值需大于 DnValue 軸承數(shù)值DnValue 外徑 內(nèi)徑 2x軸承轉(zhuǎn)速rpm 軸承 在一定溫度下 值與潤滑脂基礎油粘度選擇的關系 常見潤滑脂的滴點 增稠劑種類滴點鋰基 Lithiumsoaps 170 200鈣基 Calciumsoaps 80 100鋁基 Aluminumsoaps 100 120鋰復合基 LithiumComplex 230 250鋁復合基 AluminumComplex 200 260鋇復合基 BariumComplex 200 240膨潤土 Bentonite 無尿素基Polyurea 無機皂基 250復合磺酸鈣 300PTFE 聚四氟乙稀 無復合皂基通常具有較高之滴點 抗氧化 抗蒸氣 抗液態(tài)等特性 合成油成分則具有更佳之抗高溫性 各類基礎油的使用溫度 短暫可使用低溫溫度 標準使用溫度 短暫可使用高溫溫度 60 40 20020406080100140160180200240260300 礦物油類 雙酯基er 聚alpha烯烴 聚酯類 硅油類 全氟聚醚PFPE 問題 如何選用潤滑脂 原則 原則 負載 環(huán)境 溫度 速度 選擇潤滑劑的方法 原則 負載 環(huán)境 溫度 速度 45 2014年4月10號 四 偏航系統(tǒng)軸承及齒輪的潤滑 對潤滑脂的要求 偏航軸承對潤滑脂的極壓抗磨性能 低溫性能 熱安定性及膠體安定性要求較高 偏轉(zhuǎn)齒輪潤滑脂則還需要有好的粘附性能和防腐蝕性能 要求在 40 以下仍能有效潤滑 工況特點 重載 低速 微動磨損 沖擊載荷 南方潮濕 鹽霧侵蝕 北方干燥多沙塵 環(huán)境溫差大 高溫 低溫 2014年4月10號 潤滑部件統(tǒng)計 風力發(fā)電機主要潤滑點 風力發(fā)電機用油 2014年4月10號 案例 中山明陽風電 客戶提出的要求 明陽風電的1500S抗臺風型風力發(fā)電機組是針對南方海邊多臺風的風況設計 各項技術(shù)都達到世界先進水平 同時 采用了進口主要部件 更是保證了風機的15年以上的全使用壽命 風力發(fā)電機組由于工作于高處 維修及更換極為不便 需要架設100m400噸的超大型吊機 一旦大部件出現(xiàn)損壞 后果不堪設想 所以風力發(fā)電機各部件必須保證良好的維護及使用情況 1 變槳回轉(zhuǎn)軸承 在變槳系統(tǒng)內(nèi)主要承力的零件是帶內(nèi)齒圈的變槳回轉(zhuǎn)軸承 變槳電機帶動小齒輪驅(qū)動變槳軸承內(nèi)齒圈 從而實現(xiàn)變槳動作 在平時 變槳電機制動以保持葉片傾角 由于風有擾動