(2)发电机轴承及主轴承
发电机轴承的工作特点为相对高速、轻载、高温,因此对润滑脂的性能要求多为在能够减少摩擦阻力,降低运转温度的同时,能满足轴承运转的低噪音需求。由于电机的轴承再润滑困难,有时也选用合成型长寿命润滑产品。
根据主轴承结构布置上的差异,可分为用润滑油润滑和用润滑脂润滑。目前多采用润滑脂润滑,要求润滑脂具有良好的承载能力、粘度性能和防腐性能。风力发电机组夏日在旷野地带受太阳直射,机舱内的温度会很高,通常在20-40℃,此时需考虑所选润滑脂的高温使用性能;纬度较高的地区,冬季机舱内的温度会低至-30℃左右,此时需要考虑润滑脂的低温启动性能,用低温启动力矩测试性能来表示。
(3)偏航系统与变桨系统的轴承和齿轮
大型风力发电机常采用电动的偏航系统来调整机组并使其对准风向,使风轮扫掠面积总是垂直于主风向,以得到最大的风力利用率。偏航系统一般包括感应风向的风向标、偏航电机、偏航行星齿轮减速器、回转体大齿轮等。
偏航系统驱动电机速度不高,偏转轴承和齿轮承受的负荷较大,回转体大齿轮一般为开式结构,自身产生热量相对少,受湿气、灰尘、温度等环境因素影响大。主要润滑部位是开放式的回转体大齿轮,使用的润滑脂要求具有优良的极压抗磨性能、低温性能、粘附性能和防腐蚀性能。国外一般推荐使用含固体添加剂的低温润滑脂,要求在-40℃以下仍能有效润滑。
偏航减速器的工作特点是间歇工作,起停较为频繁,传递扭矩较大,传动比高。多采用蜗轮蜗杆机构或多级行星减速机构。一般推荐低温性能好、粘温指数高、极压抗磨性能和抗氧化性能好的合成型齿轮油。部分大功率的风力发电机上配有变桨控制系统,它的润滑需求与偏航控制系统相似,油品选型要求也基本一致。
(4)液压刹车系统
当风速超快、振动过大、电机温度过高、刹车片的磨损等故障时,通过变速传动机构中的液动制动装置的动作来实现紧急停机。可以看出安全液压制动系统在保证风力发电机组正常运行发电、防止事故发生、对风机起动和停机控制起着不可或缺的作用。刹车系统的动力来自液压制动系统,推动高速主轴上圆盘式刹车等执行动作,属于失效-安全保护模式。
风力发电机液压刹车系统采用全寿命油润滑,要求油品具有良好的粘温性能、防腐防锈性能及优异的低温性能、过滤性能,以适应高空寒冷或沿海地区的潮湿环境。目前普遍推荐低温抗凝、高粘度指数的低凝型抗磨液压油。
3 油液监测技术在风电机组运行维护中的作用
3.1 油液监测技术概述
风电设备的润滑、摩擦、磨损状态的重要信息都会在其所使用的润滑油品中以各种指标的变化反映出来,这如同人体身体状况会通过血液中病理指标反映出来一样,我们可以通过对血液的化验来对人体内部病患进行诊断,同样,对于风电设备也可通过对风电设备在用润滑油油质状况、油中磨损金属颗粒和污染杂质颗粒等项目的跟踪监测分析,来获得有关润滑油状态与设备摩擦副润滑磨损状态的各种信息。油液监测技术就是通过对设备在用润滑油的的定期跟踪监测,及时了解掌握设备的润滑和磨损状态信息,诊断设备磨损故障的类型、部位和原因的一门应用技术。油液监测技术能有效指导风电企业进行设备的状态维修和润滑管理,从而预防设备重大事故发生的发生,降低设备维护费用。油液监测是风电企业开展设备润滑管理、设备状态维修的重要基础工作,是提高风电设备可靠性、保证设备安全运行的重要手段。
油液监测技术是由多种油液分析方法组成,主要有理化分析、光谱分析、铁谱分析、红外分析和污染分析等。表1列举了油液监测技术的主要方法、原理和目的。
3.2 风电机组润滑磨损状态监测的技术内容