粘度對(duì)風(fēng)電用齒輪油潤(rùn)滑性能的影響

設(shè)備潤(rùn)滑管理是風(fēng)電運(yùn)維過程中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，而粘度是潤(rùn)滑油性能的Z重要理化性能指標(biāo)之一，也是油液監(jiān)測(cè)過程中關(guān)注度Z高的指標(biāo)之一，粘度控制在合理范圍內(nèi)是滿足設(shè)備潤(rùn)滑要求的必要條件之一，并且可通過粘度的變化趨勢(shì)也可間接地反映設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)。

風(fēng)電用齒輪油運(yùn)動(dòng)粘度的選擇

粘度是物質(zhì)流動(dòng)時(shí)內(nèi)摩擦力的量度，是潤(rùn)滑油性能的重要指標(biāo)之一，它一般隨溫度的升高而降低。絕大多數(shù)潤(rùn)滑油是根據(jù)其粘度等級(jí)來制定牌號(hào)的，這也是設(shè)備選油用油的主要依據(jù)。

潤(rùn)滑油粘度的選擇對(duì)設(shè)備安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行至關(guān)重要，潤(rùn)滑油粘度的變化會(huì)很大程度影響潤(rùn)滑效果，潤(rùn)滑油在合理的粘度時(shí)會(huì)形成較豐厚油膜，使油膜在各種溫度下將風(fēng)電機(jī)組部件隔開，防止接觸面磨損造成磨損，同時(shí)可減小摩擦并降低能量損失。

IEC 61400-4標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)風(fēng)電用潤(rùn)滑油的粘度規(guī)定:潤(rùn)滑油粘度等級(jí)應(yīng)以齒輪箱中潤(rùn)滑油的運(yùn)行溫度、油液的粘度指數(shù)、齒輪運(yùn)行的線速度等為基礎(chǔ)進(jìn)行選擇。因風(fēng)電機(jī)組普遍應(yīng)用增速齒輪箱，其齒輪箱輸入和輸出端的軸速差別較大，此時(shí)應(yīng)盡量滿足輸入端低速齒輪的潤(rùn)滑需求。通常由以下經(jīng)驗(yàn)公式得出設(shè)備所需的潤(rùn)滑油粘度等級(jí):

Vao  500·V。 -0.5

Va。一油品40℃時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度，單位為mm²/s

V。一齒輪設(shè)計(jì)的運(yùn)行時(shí)線速度，單位為m/s

根據(jù)以上結(jié)論得風(fēng)電機(jī)組正常潤(rùn)滑油粘度在320mm²/s，目前業(yè)界普遍采用的風(fēng)電齒輪油粘度控制標(biāo)準(zhǔn)為:正常粘度中值士巧%，即320 mm²/:粘度的齒輪油，其可接受的使用區(qū)間為272-368 mm²/s之間。

粘度的檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)我實(shí)驗(yàn)室近兩年的對(duì)風(fēng)電用齒輪油的監(jiān)測(cè)結(jié)果，粘度超標(biāo)的案例在故障案例中的占比為34%，為占比Z多的指標(biāo)。

而在粘度超標(biāo)的案例中，絕大多數(shù)案例為粘度降低引起，占比達(dá)到95%以上，粘度升高的占比較小。

影響潤(rùn)滑油粘度的因素

溫度對(duì)齒輪油粘度的影響

齒輪油粘度一般隨著溫度的升高而降低，以下是三種常用的風(fēng)電齒輪油的粘度隨溫度的變化曲線:

在風(fēng)電設(shè)備運(yùn)行過程中，過高或過低的溫度齒輪箱都不能正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)設(shè)備會(huì)自動(dòng)停機(jī)。這是因?yàn)?溫度過低時(shí)，齒輪油的流動(dòng)性差甚至凝固，無(wú)法通過潤(rùn)滑管路分配到各潤(rùn)滑點(diǎn)，造成設(shè)備潤(rùn)滑不良，同時(shí)內(nèi)摩擦力變大，會(huì)出現(xiàn)短暫干摩擦，引起零部件表面嚴(yán)重磨損;低溫啟動(dòng)時(shí)，一般風(fēng)電機(jī)組會(huì)在齒輪箱底部進(jìn)行加熱棒加熱，使油溫達(dá)到合理溫度方可啟動(dòng)。溫度過高時(shí)，齒輪油的粘度過低，油膜支撐能力降低，易形成邊界潤(rùn)滑，增加摩擦副的磨損，同時(shí)其密封效果也會(huì)差，易引起漏油，再者高溫也會(huì)對(duì)齒輪油的氧化產(chǎn)生促進(jìn)作用，加速齒輪油的劣化;一般風(fēng)電機(jī)組的齒輪箱溫度控制在80℃左右，高于此溫度設(shè)備將會(huì)自動(dòng)停機(jī)。

水分對(duì)齒輪油粘度的影響

在風(fēng)電機(jī)組齒輪油監(jiān)測(cè)中，Z常見的是乳化現(xiàn)象及油水分層的情況，如圖2所示:

這兩種情況下對(duì)潤(rùn)滑油粘度的影響如表2所示:

據(jù)表2結(jié)果，齒輪油乳化后其粘度變化不大，油水分層的樣品搖勻后其粘度明顯增大，但兩種含水的情況都會(huì)對(duì)齒輪箱的齒面造成腐蝕(見圖3)，同時(shí)水分的加入會(huì)使?jié)櫥蜔o(wú)法形成連續(xù)的油膜，從而造成設(shè)備的異常磨損，這從表2中鐵磁顆粒含量的異常升高可以看出。

原因分析:晝夜溫差較大，齒輪箱呼吸孔和干燥器沒有日常維護(hù)，冷凝水長(zhǎng)時(shí)間聚集;現(xiàn)場(chǎng)油品儲(chǔ)存在潮濕環(huán)境。建議及時(shí)更換齒輪箱呼吸孔干燥劑，并將油品儲(chǔ)存在陰涼干燥處。

設(shè)備的異常磨損對(duì)潤(rùn)滑的影響

當(dāng)前常見的風(fēng)電齒?油多為合成油，其基礎(chǔ)油多為長(zhǎng)鏈的聚a烯烴，當(dāng)設(shè)備發(fā)生異常磨損時(shí)，接觸的摩擦副會(huì)將齒輪油中長(zhǎng)鏈的聚合物剪切為短鏈的化合物，從而使齒輪油的粘度降低，粘度降低后的齒輪油無(wú)法形成有效的油膜，從而加劇設(shè)備磨損，使齒輪油再次受到磨損剪切，形成惡性循環(huán)。

該現(xiàn)象初了控制齒輪油的粘度之外，也可間接的監(jiān)測(cè)設(shè)備磨損:某風(fēng)場(chǎng)在油液監(jiān)測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)粘度在2015年3月異常降低，隨后兩次復(fù)檢也在270mmZ/S左右，同時(shí)發(fā)現(xiàn)其磨損鐵元素含量隨之升高，現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)窺鏡檢查發(fā)現(xiàn)齒面有劃傷和壓痕，如圖5所示。

油品混用對(duì)潤(rùn)滑油的影響

由于油品儲(chǔ)存時(shí)不注意分類、分區(qū)存放，人員稀缺，易造成油品的錯(cuò)用或混用，給設(shè)備造成了安全隱患。出現(xiàn)的案例:液壓油混入齒輪箱的齒輪油中，如圖6所示:

由圖6可見，前兩次監(jiān)測(cè)中齒輪油粘度正常，第三次粘度顯著降低，之后取樣復(fù)檢也出現(xiàn)粘度降低情況，同時(shí)伴有鐵元素升高、PQ指數(shù)升高、氧化指數(shù)升高的現(xiàn)象;監(jiān)測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)樣品中出現(xiàn)大量鋅元素，該機(jī)組所用的正常齒輪油中不含鋅，而其使用的液壓油中含有鋅。由此我們推斷該齒輪油粘度的降低是因?yàn)橐簤河突烊臊X輪油中所導(dǎo)致，油品混用后出現(xiàn)設(shè)備磨損跡象。建議將油品貼標(biāo)簽存放，以免出現(xiàn)類似情況。

粘度的變化對(duì)磨損的影響

異常磨損是設(shè)備管理中Z常見的故障類型，為考察粘度對(duì)設(shè)備磨損的影響，我們通過四球式摩擦實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)的四個(gè)樣品分別為:粘度270mm²/s ,290mm²/s, 320mm²/s, 590mm²s，其中前三個(gè)樣品為含水量正常的樣品，第四個(gè)樣品為含水量異常升高樣品(油水分層);其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖7所示:風(fēng)電用齒輪油在320mm²/s左右時(shí)，其磨斑直徑Z小，當(dāng)粘度降低或升高時(shí)，磨斑直徑都會(huì)增大，且粘度降低時(shí)磨斑增大的更快。這說明:粘度降低時(shí)油膜會(huì)變薄，磨損量會(huì)上升;含水量異常升高時(shí)，水分會(huì)將油膜分離，無(wú)法形成連續(xù)的油膜，磨損量也會(huì)上升。

本文通過影響運(yùn)動(dòng)粘度的因素進(jìn)行了分析，并對(duì)粘度對(duì)設(shè)備的磨損影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)說明，結(jié)論表明:溫度、水分、設(shè)備的異常磨損、油品混用等因素都會(huì)對(duì)粘度產(chǎn)生影響;粘度的增大或減小都會(huì)引起設(shè)備的異常磨損。

【來源：風(fēng)能產(chǎn)業(yè)】