风电机组的润滑磨损状态监测与视情维护

1 前言
　　2003年以来，我国的风电装机容量得到快速增长，目前已经突破了900万千瓦。在装机容量节节攀升的同时，风电机组的运行维护也开始受到重视。风电业主关心风机的生产率，运维人员关心风电系统的可靠性。资料显示，欧美风电行业20年来总投资的65%~90%都消耗在运行维护上，而非计划停机又占据了其中的75%。国际工程保险协会支付给丹麦风电业的理赔费用中的40%是由于机械故障，主要是齿轮箱与轴承的故障。
　　由于风力发电机因其设备昂贵，工作环境恶劣、地点偏远，设备的高度较高，维修保养工作十分不便，当发生润滑故障，风电场必需支付设备调配费用、能源生产损失、每千瓦时猛增的费用、更换部件时的延误费用。因此，确保可靠稳定的长周期运转，加强平时主动维护，避免被动维修是最核心的要求。对风电机组的润滑磨损状态进行检测，并在此基础上开展视情维护对风电场的长期效益有着非常积极的作用。
　　广州机械院八十年代初期就开始进行机械设备润滑与磨损状态监测与故障诊断技术的应用研究，是国内最早从事该项技术研究和推广应用的单位，成为国内著名的油液监测技术服务机构。从2006年开始与多家风电设备厂商与风电业主开展合作，通过油液监测技术对风电设备润滑磨损状态监测与故障分析，为众多风企业的设备润滑管理、状态维护及故障诊断提供了有力的技术支持，同时也积累了大量的诊断经验与监测案例。本文介绍了风电机组的润滑磨损特点，以及该院在风电行业油液监测方面的经验与案例，与国内的风电同行分享。

　　2  风电机组的润滑特点
　　2.1 不同类型机组润滑特点
　　（1）双馈式风机
　　双馈式风力发电机采用的是交流励磁电机，由于这种电机的发电转速比风机风轮的转速要高很多，二者转速不匹配，所以这种技术的风力发电机上都需要配备增速齿轮箱，如图1所示。
　　双馈式风机润滑部位包括齿轮箱、液压刹车系统、叶片轴承、主轴承、发电机轴承、偏航系统轴承、偏航齿轮等。

　　（2）直驱式风机
　　直驱式风力发电机采用永磁同步发电机，主要特点是直径小、重量轻，是一种由风力直接驱动发电机，亦称无齿轮风力发动机，这种发电机采用多极电机与叶轮直接连接进行驱动的方式，免去齿轮箱这一传统部件，如图2所示。
　　直驱式风机润滑部位包括主轴承、发电机轴承、叶片轴承、液压刹车系统、偏航系统轴承等。

　　2.2 风电机组的主要部件的润滑要求及油脂性能要求
　　（1）增速齿轮箱
　　齿轮箱是双馈式风力发电机的主要润滑部位，用油量占风力发电机用油量的3/4左右。齿轮箱可以将很低的风轮转速（600kW的风力发电机通常为27r/min）变为很高的发电机转速（通常1500r/min），多采用油池飞溅式润滑或压力强制循环润滑。
　　由于风力发电机多安装在偏远、空旷、多风地区，如我国的新疆、内蒙古及沿海等地区，增速齿轮箱的工作环境温度变化大，沿海湿度大，加上较大的扭力负荷及负荷不恒定性，同时风场一般处于相对偏远的地区，维修不便，因此要求风机齿轮油具有良好的极压抗磨性能、热氧化稳定性、水解安定性、抗乳化性能、粘温性能、低温流动性能以及较长的使用寿命，还应具有较低的摩擦系数以降低齿轮传动中的功率损耗。