風(fēng)電機(jī)組在役齒輪油質(zhì)量改善研究及新方法應(yīng)用

摘　要：伴隨著風(fēng)電行業(yè)的飛速發(fā)展，一系列亟待解決的難題逐漸顯露，機(jī)械類故障頻繁出現(xiàn)，齒輪箱內(nèi)部齒輪損壞導(dǎo)致的齒輪箱整體下架維修情況逐年增多，大家意識(shí)到風(fēng)電機(jī)組齒輪箱損壞將是困擾風(fēng)電企業(yè)未來發(fā)展的頑疾，如何解決風(fēng)電機(jī)組齒輪箱健康高效運(yùn)行問題，成為擺在風(fēng)電企業(yè)面前的一道難題。

關(guān)鍵詞：在役齒輪油；質(zhì)量改善；新方法

一、研究風(fēng)電機(jī)組在役齒輪油質(zhì)量改善的目的與意義

對(duì)于在役風(fēng)電機(jī)組齒輪油質(zhì)量改善課題，國(guó)內(nèi)外專家、學(xué)者并沒有形成一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，而是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行初評(píng)判，因此，對(duì)齒輪油在風(fēng)電機(jī)組的實(shí)際使用中，油品抗磨損和散熱性能對(duì)機(jī)組的影響與本身狀態(tài)的質(zhì)量控制和改善，面臨著很大的技術(shù)挑戰(zhàn)。

通過多年來對(duì)風(fēng)電機(jī)組機(jī)械故障開展具有針對(duì)性的診斷方法研究，使其能夠快速準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)傳動(dòng)系統(tǒng)中齒輪箱和軸承等機(jī)械部件存在的故障隱患，并及時(shí)制定維修方案以便進(jìn)行針對(duì)性維修，減少因傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械部件故障所造成的機(jī)組停機(jī)和經(jīng)濟(jì)損失，保證整個(gè)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行并提升風(fēng)電場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而提高風(fēng)電行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，是我們?cè)陲L(fēng)電機(jī)組機(jī)械故障診療上一直探索研究的重點(diǎn)。

為了改善和監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)的潤(rùn)滑狀態(tài)，對(duì)齒輪油各類指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)合風(fēng)機(jī)組在線振動(dòng)檢測(cè)和工業(yè)內(nèi)窺鏡，可以更好更科學(xué)的指導(dǎo)風(fēng)電機(jī)組合理選油、合理用油，提高潤(rùn)滑油管理水平，提高設(shè)備運(yùn)行可靠性，有效降低運(yùn)維成本。

二、風(fēng)電機(jī)組在役齒輪油質(zhì)量改善研究方向及實(shí)施情況

（一）研究方向

1、研究齒輪油磨損指標(biāo)控制策略，改善在役齒輪油品質(zhì)，提升潤(rùn)滑效果

在役風(fēng)機(jī)齒輪油的金屬元素含量、PQ指數(shù)、不同金屬顆粒磨損類型和形態(tài)等指標(biāo)在沒有質(zhì)量控制措施的情況下，油品裂化，失效、導(dǎo)致部件磨損加劇。

2、研究齒輪油性能指標(biāo)控制策略，做到選擇性換油，節(jié)約成本

在役風(fēng)機(jī)齒輪油的運(yùn)動(dòng)粘度、總酸值、水分含量、熱氧化穩(wěn)定性、抗剪切安定性、抗乳化特性在沒有質(zhì)量控制措施的情況下，會(huì)產(chǎn)生不同程度的失效。

3、研究定向分析齒輪箱磨損部位及磨損狀態(tài)，做到早發(fā)現(xiàn)早治理

風(fēng)電機(jī)組齒輪的磨損，主要是因?yàn)闈?rùn)滑油的性能下降，不能為設(shè)備提供良好的潤(rùn)滑環(huán)境，在此狀態(tài)下，會(huì)加劇齒輪箱的部件磨損。

（二）實(shí)施情況

1、齒輪油性能指標(biāo)控制

齒輪油性能會(huì)隨著服役過程中受到的外來污染物的污染，氧化、剪切等因素導(dǎo)致油品性能下降，性能下降直接影響齒輪油抗磨損和散熱能力，如何控制齒輪油性能指標(biāo)使齒輪油高品質(zhì)的為齒輪箱運(yùn)轉(zhuǎn)服務(wù)是我們研究齒輪油性能指標(biāo)控制策略的意義所在。

通過油品檢測(cè)可以監(jiān)督油品性能各項(xiàng)指標(biāo)，當(dāng)齒輪油性能指標(biāo)下降到限值或出現(xiàn)斷崖式下降時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行換油，保證齒輪箱正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2、齒輪油磨損指標(biāo)控制

齒輪箱在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生磨損，但如何控制齒輪在正常的磨損范圍內(nèi)，并控制磨損脫落物對(duì)齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)影響Z小是我們研究齒輪油磨損指標(biāo)的意義。齒輪油磨損指標(biāo)超過標(biāo)準(zhǔn)值我們要采取以下幾項(xiàng)措施：

（1）采用精密過濾裝置對(duì)油品進(jìn)行過濾，保證油品中磨損指標(biāo)在正常范圍，減小磨損脫落物對(duì)齒輪箱的影響。

（2）對(duì)磨損顆粒物進(jìn)行鐵譜分析，確定是否是正常磨損所積累。

（3）確定磨損部件，查看磨損程度，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行提前治療。

3、定向分析齒輪箱磨損部位及磨損狀態(tài)

（1）我們通過油品分析潤(rùn)滑油中金屬和非金屬元素的含量，可以初步確定故障部件。以南高齒齒輪箱為例，其主要部件添加劑如下：

在不考慮潤(rùn)滑油中元素含量的情況下：

Si ：如果油品中含有此元素，說明小齒輪處于磨損狀態(tài)

Mn：如果油品中含有此元素，說明行星輪處于磨損狀態(tài)

Cu：如果油品中含有此元素，說明保持架處于磨損狀態(tài)

（2）通過在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)確定磨損部件。由于旋轉(zhuǎn)機(jī)械在工作過程中會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械出現(xiàn)故障時(shí)振動(dòng)的幅度、頻率、方向等信息會(huì)發(fā)生改變。因此可以利用振動(dòng)信息的改變來監(jiān)測(cè)機(jī)械運(yùn)行的情況，通過測(cè)震系統(tǒng)對(duì)信號(hào)采集、存儲(chǔ)并通過網(wǎng)絡(luò)傳送到用戶終端，Z終由客戶終端專用分析軟件進(jìn)行分析。根據(jù)用戶設(shè)定的報(bào)警門限值得出機(jī)械振動(dòng)是否超標(biāo)、是否出現(xiàn)損壞，更進(jìn)一步得到已壞的位置等用戶所需要的結(jié)果。

風(fēng)電場(chǎng)振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖

數(shù)據(jù)處理分析

振動(dòng)監(jiān)測(cè)能精確的診斷設(shè)備的故障點(diǎn)，但對(duì)超早期和早期故障信號(hào)的提取和捕捉并不敏感。在油品分析的基礎(chǔ)上，利用油品分析中的故障預(yù)警數(shù)據(jù)，將其與振動(dòng)監(jiān)測(cè)融合起來，能夠有效的提高故障診斷的準(zhǔn)確性并能進(jìn)行精確的定位診斷。

（3）工業(yè)內(nèi)窺鏡檢測(cè)

內(nèi)窺鏡，是一種多學(xué)科通用的工具，其功能是能對(duì)彎曲管道或設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行探查，能觀察不能直視到的部位，能在密封空腔內(nèi)觀察內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)與狀態(tài)，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離觀察與操作。將其融合在油品檢測(cè)和振動(dòng)監(jiān)測(cè)診斷的技術(shù)中，對(duì)我們進(jìn)行故障診斷和實(shí)際驗(yàn)證起到了良好的指導(dǎo)作用，為我們建立故障診斷輔助系統(tǒng)和專家診斷系統(tǒng)提供精確的故障類型依據(jù)。

（1）內(nèi)窺鏡檢查中

（2）內(nèi)窺鏡拍下齒輪斷齒

（3）內(nèi)窺鏡拍下齒輪齒面剝落

（4）內(nèi)窺鏡拍下軸銹蝕

三、風(fēng)電機(jī)組在役齒輪油質(zhì)量改善研究的實(shí)際作用

通過風(fēng)電機(jī)組在役齒輪油質(zhì)量改善的研究，我們可以對(duì)性能指標(biāo)超標(biāo)的油品提前更換，做到有選擇性更換，避免過度維護(hù)及維護(hù)不及時(shí)，節(jié)約成本；可以對(duì)油品磨損指標(biāo)超標(biāo)的進(jìn)行在線精濾，查找磨損原因，確定磨損部位，做進(jìn)一步改善；通過質(zhì)量控制，齒輪的磨損、點(diǎn)蝕、剝落得到了有效控制，故障率大大降低；油品性能管理使齒輪箱長(zhǎng)期維持在良好運(yùn)行環(huán)境中，形成健康良性循環(huán)，并且形成了以檢測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)的科學(xué)換油周期。

通過對(duì)風(fēng)電機(jī)組在役齒輪油質(zhì)量改善的研究，我們逐漸摸索出了一條“以油品監(jiān)測(cè)主線，融合在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)和工業(yè)內(nèi)窺鏡檢測(cè)為一體的全新保證齒輪箱正常運(yùn)行的運(yùn)維模式”。

企業(yè)需根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)潤(rùn)滑油品要進(jìn)行定期和非定期的檢測(cè)，做到對(duì)設(shè)備和潤(rùn)滑油品的有效監(jiān)測(cè)。通過對(duì)在役齒輪油質(zhì)量改善的研究，突顯了檢測(cè)和故障診斷的時(shí)效性，大大降低了風(fēng)電機(jī)組的非計(jì)劃停運(yùn)時(shí)間，為風(fēng)電機(jī)組的故障預(yù)警和精確診斷提供了強(qiáng)有力的保障。

四、結(jié)束語

通過對(duì)風(fēng)電機(jī)組在役齒輪油質(zhì)量改善的研究，我們雖然在狀態(tài)監(jiān)測(cè)和狀態(tài)維修這領(lǐng)域內(nèi)取得了一些成效，但是，科學(xué)技術(shù)發(fā)展，日新月異，機(jī)組設(shè)備不斷更新，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維提出了更高更新的要求，這是風(fēng)電企業(yè)所面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維管理中的有效運(yùn)用，同時(shí)也給風(fēng)電企業(yè)帶來了一些契機(jī)，未來風(fēng)電場(chǎng)的管理模式將更趨向于可靠數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化，逐漸形成一個(gè)專家共享、知識(shí)共享、協(xié)作診斷的中心，融入多項(xiàng)高精尖科技技術(shù)，引進(jìn)先進(jìn)的管理理念，并采用現(xiàn)代化的管理方式。所以，積極探索新的運(yùn)維模式，積極加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，堅(jiān)持與時(shí)俱進(jìn)，充分發(fā)揮科技、信息、網(wǎng)絡(luò)在風(fēng)電運(yùn)維管理工作中的應(yīng)用價(jià)值，為企業(yè)潛能的發(fā)揮提供可靠的保障，推進(jìn)風(fēng)電事業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，我們將不斷的探索、研究、實(shí)踐，以便為企業(yè)的長(zhǎng)足和持續(xù)發(fā)展，提供更多的支持來解決實(shí)際問題！

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來源：《風(fēng)能產(chǎn)業(yè)》2020年第8期

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