风机润滑点及基础知识 1

2014年4月10号,Derun Wangqiao,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Suzhou LongYuan Bailu Wind Power Vocational Center Co., Ltd.,2011年3月14日,Derun Wangqiao,工业合理润滑“专科医生”,提供合理润滑解决方案,风力发电机组润滑,上海得润石油化工有限公司,王 侨,TEL:021-51155020,Email：wq,2014年4月10号,风力发电机,安装,2014年4月10号,风力发电机的内部结构,2014年4月10号,风电机组的工作原理,风轮叶片（一般为3片：运行平稳，较高风能利用系数）在风力作用下转动,风轮轮毂联结叶片和主轴，传递风力和力矩到主轴，风轮承受的载荷也传递到机舱和塔架,主轴通过联轴器（一般为刚性联轴器），传递力矩到增速齿轮箱，而轴向力传递给机舱和塔架，主轴转速在2040rpm（即增速箱输入转速）,增速箱：一般为平行轴齿轮传动、行星齿轮传动、平行轴行星齿轮传动，变速比为：20,130,，增速箱输出转速达15001800rpm。增速箱通过联轴器（一般为弹性联轴器或万向联轴器）与发电机输入轴联结，传递转速和力矩给发电机,发电机利用电磁感应发电,制动：在风速过大的情况下，会产生主轴转速、增速箱输出转速过大以及传递的力矩过大，导致系统超负荷运行，影响安全运行。对此，通过制动系统减慢旋转负载（转速和力矩）达到安全运行的效果,偏航：通过与机组内的控制系统结合，是发电机组的风轮始终处于迎风状态，并且提供必要的锁紧力矩，保证风力发电机组的安全运行,2014年4月10号,风电机组的主要润滑点,2014年4月10号,风力发电机组的工作环境,机组一般安装在高山、荒野、海滩、海岛等风口，经受严寒、酷暑，日夜温差大，材料、润滑油要求可在很宽的温度范围内工作。,风向、风速变化大，产生的湍流对机组产生极大的危害：机组产生振动、叶片受力不均匀，引起部件磨损、损坏，缩短机组的寿命,交通不便，机组的塔架很高，一旦出现故障,:,零部件损坏润滑油换油等很不方便，维护维修成本高。要求零部件、润滑油等长寿命,2014年4月10号,润滑对风电维修成本的影响,7,国际工程保险协会的年报中，所支付给丹麦风电业的理赔费用,理赔原因,费用比率,机械故障,40,闪电,25,火,9,天气,2,其他,24,风电机组运行的工况特点,高温,低温,潮湿、盐雾、酸雨（腐蚀、生锈、润滑油乳化）,沙尘,重载,低速（时停、时动）,振动、冲击载荷（磨损、疲劳，部件加速失效）,2014年4月10号,一、,主齿轮箱的润滑,主齿轮箱也叫增速齿轮箱，是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，多采用油池飞溅式润滑或压力强制循环润滑。,对齿轮油的要求：,良好的极压抗磨性能,冷却性能和清洗性能还应,良好的热氧化稳定性,水解安定性、抗乳化性能,高粘度指数、低温性能,长的使用寿命,较低的摩擦系数以降低齿轮传动中的功率损耗,常用的粘度等级：一般是,ISO VG 220,、,320,齿轮油的类型：矿物油型、,PAO,型、,PAG,型,加油量：一次换油量约,200,400,升。,换油周期：矿物油一般是,1,年，合成油一般是,2,3,年。,2014年4月10号,齿轮油,10,润滑,油,11,润滑油,齿轮油的主要性能,适当的粘度,良好的极压抗磨性,良好的抗氧化安定性,良好的抗剪切安定性,良好的防锈性,良好的抗乳化性,12,粘度,13,粘度：流体的内摩擦力，是油膜厚度的量度。是选用润滑油确定油牌号的主要依据。常被用来作为粘度,(,通常温度是为,40,或,100),的单位有；,运动粘,度：,是重力作用下流体的内摩擦力的量度。是动力粘度,/,密度之比。一般油的密度小于,1,。运动粘度,动力粘度。即要考虑重力对内摩擦力的影响。,常用单位：,mm2/s(,平方毫米每秒）；也用：,cSt,（厘斯）表示,许多油品是用,40 ,时,ISO,（运动粘度来表示）,1mm2/s(,平方毫米每秒）,=,1cSt,（厘斯）,粘度级别,/,等级,-ISO,级别,ISO,粘度等级,最小,最大,ISO,粘度等级,最小,最大,cSt,40,cSt,40,2,1.98,2.42,100,90,110,5,4.14,5.06,150,135,165,10,9,11,220,198,242,15,13.5,16.5,320,288,352,22,19.8,24.2,460,414,506,32,28.8,35.2,680,612,748,46,41.4,50.6,1000,900,1100,68,61.2,74.8,1500,1350,1650,粘度指数（,VI,）,黏度指数,（,VI,）,粘度随温度变化而变化的程度,VI,高，即粘度随温度变化小，表明润滑油的粘温性能好,VI,低，则相反。可通过加粘度指数改进剂，改善润滑油的粘温性能,粘度指数是以,40,C,和,100,C,时的粘度为基准进行比较得出的,。,工作温度很高或很低的，应选用粘度指数高的润滑油。,倾点,倾点：油能流动的最低温度,ASTM D97,润滑油含有不同数量的蜡质物质，这些蜡质低温时结晶出来，导致润滑油固化，不能流动或倾倒,低温流动性的重要指标,工作温度低的设备应选用倾点较,低的润滑油,柴油的牌号命名就是根据倾点来命名的，如,0,号柴油、,-10,号柴油等,闪点（,ASTM D92,）,闪点： 油蒸气遇明火立即发生闪火现象的最低温度。,闪点通常被视为油品的贮存、运输和使用的一个安全指标,同时也是润滑油的挥发性指标,开杯闪点和闭杯闪点,闪点在,45,以下的油品为易燃品,高温区应选用闪点高的润滑油,齿轮试验机,FZG,FZG,齿轮试验机主要是用来说评定润滑剂的承载能力，按前述的试验方法，当齿轮面出现擦伤达一个齿面宽时的最低加载力级或齿轮的磨损量级差超过,10mg,的最低加载力级的前一个力级，即是油品的承载能力。分是,12,级。采用,FZG,评定齿轮油最为合适。,18,齿轮失效的主要形式（,1,）,齿轮折断,疲劳折断,机理：,a,轮齿受载后齿根处出现最大弯曲应力。,b,齿根由于尺寸过渡和刀痕引起应力集中。,c,在重复载荷作用下，齿根出现裂缝，扩展，导致齿轮折断。,过载折断：,受到突然过载或经过严重磨损后齿厚过分薄发生折断。,折断部位：,斜齿轮沿接触线产生局部折断,直齿轮沿齿根折断,齿轮折断,齿轮失效的主要形式（,2,）,齿面疲劳点蚀,点蚀产生机理,理论上轮齿齿面接触是一条线，由于弹性变形为很小的面接触，全部载荷作用在很小的面积上产生相当大的接触应力，当其超过材料的疲劳极限时：，在接触应力的反复作用下，表层产生疲劳裂缝扩大连片剥落麻窝点蚀。,防止点蚀产生的办法：,1,、通过热处理增加齿面硬度,2,、降低齿面粗糙度,3,、,提高齿轮油粘度以增大油膜强度或使用极压抗磨性能更好的润滑油。,齿轮失效的主要形式（,3,）,胶合,出现在高速重载或低速重载的闭式传动，重载齿面间正压力大，油膜被挤走，金属直接接触，另一方面，重载条件下，损失功率大，产生热量多，温升大，导致接触处瞬时高温,接触在高温高压下焊在一块，齿面粘连，当轮齿继续转动时，较软齿面被撕下，在齿顶和齿根沿滑动方向形成沟纹。,防止胶合的办法,：,a,采用含有油性和极压添加剂的润滑油,。,b,降低滑动系数,减少模数,增大齿数。,c.,提高表面粗糙度。,齿轮失效的主要形式（,4,）,塑性变形,机理,：,当齿面硬度较低，又处于低速重载条件下，以及起动、过载频繁的传动中，齿面表层材料沿摩擦力的方向发生塑性流动。,防止的塑性变形办法,：,1,采用高屈服强度的材料，提高齿面硬度。,2,采用粘度大的润滑油。,丹麦一大型风力发电场,使用,PAO,和矿物型两种齿轮油，出现油泥沉积和齿面点蚀问题，长期得不到解决；决定试用,PAG,型抗点蚀型风力发电机齿轮箱专用油，期望能够解决此问题,23,微点蚀,Micropitting,黑色沉积物,Black,deposits,风力发电机齿轮箱的润滑,24,原用,PAO,改用,PAG2000,小时后,继续运行,4000,小时后，齿面微点蚀没有增加，油箱保持清洁,原用矿物油,改用,PAG2000,小时后,继续运行,4000,小时后，齿面微点蚀没有增加，齿面非接触部分的黑色是使用原来油品时的残余物,的基本性能,25,PAO,型合成齿轮油,PAO,基础油为分子结构单一的,C-H,合成物，综合性能优良，在物理、化学特性的很多方面类似于矿物油，,与矿物油相容性好,与密封材料、油漆的相容性良好,低温流动性好，高温抗氧化性好,粘度指数高，抗剪切能力强,常用的食品级齿轮油,最常见的,PAO,齿轮油类型：,Mobil SHC EP series, Mobil SHC 600,系列，,Mobil SHC 320XMP,Shell Omala HD,BP Enersyn HTX,Caltex Pinnacle EP,O,H,H,_,+,+ + +,+ + +,+ + +,O,H,H,O,H,H,的基本性能,26,聚醚型合成齿轮油,摩擦系数低，尤其适用于钢磷青铜摩擦副（蜗轮蜗杆：降低滑动摩擦系数），提高传动效率，节省能耗,极性强，与金属表面吸附力很强，抗磨、极压性能优异（甚至不需添加极压添加剂）,节省能耗,橡胶件、油漆的相容性问题,与其它类型的润滑油不相容,最常见的,PAG,齿轮油类型,Mobil Glyogyle 11/22/30, Glyogyle HE series,Shell Tivila S,BP Enersyn SG-XP,Caltex Synlube CLP,、矿物油的粘温曲线,27,PAO,VS,PAG,28,PAO320,PAG,320,ISO,粘度等级,320,320,粘度指数，,ASTM D 2270,164,252,倾点，,C, ASTM D 97,-38,-39,闪点，,C, ASTM D 92,242,250,各类基础油的四球磨斑特性,29,润滑剂基础,二、,发电机轴承的润滑,工况特点：发电机轴承长期运转温度可达,80,以上，主要采用轴承润滑脂润滑。,对发电机轴承润滑脂的要求：,高温性能好，在高温下保持良好的润滑而不流失；,还要求润滑脂具有良好的抗磨极压性能；,粘温性能好、抗水防锈性能。,发电机轴承脂可以选择聚脲基或者是锂复合润滑脂。,润滑方式：多采用定期人工加注润滑脂的方式，也有采用自动供脂设备加注。,润滑产品推荐：,G.Beslux Liplex H-1/2 S,G.Beslux Liplex M-1/2 S,OEM推荐 ：INDAR；GAMESA；EHM,2014年4月10号,润滑产品推荐：,G.Beslux Liplex H-1/2 S,G.Beslux Liplex M-1/2 S,OEM推荐 ：INDAR；GAMESA；EHM,2014年4月10号,三、,主轴轴承的润滑,风叶主轴由两个调心滚子轴承支承。,工况特点：承受的负荷较大，转速相对较慢，振动及冲动载荷。,根据前后轴承结构布置上的差异，可采用油润滑或脂润滑。,对润滑剂的要求：,足够的油膜厚度能提供良好的承载能力，能吸收振动；,良好的耐磨抗极压性能；,高粘度指数及良好的低温性能；,抗水防锈性能。,润滑产品推荐：,G. BESLUX KOMPLEX WH-2,G. BESLUX LIPLEX H-1/2 S,OEM推荐 ：INDAR；GAMESA；EHM,2014年4月10号,极压性,四球实验,一转动球位于三同型号固定球之上，在压力下旋转，转速恒定，润滑油浸浴或润滑脂润滑，逐渐增加压力测试最大无卡咬负荷,(Pb),值和烧结负荷值,(Pd),和综合磨损值,(ZMZ),。,烧结负荷越大，油品承载能力相对越强！,也可通过在一定负荷、转速下测试钢球磨痕直径,(mm),以表示油品的抗磨损性能。,磨痕直径值越小，抗磨性越佳！,与的性能比较,34,润滑对维修成本的影响,35,机械故障损坏,齿轮,润滑油选择错误,润滑油温度超标,振动,超载,火灾,大多数火灾原因,是轴承温度超标,润滑,脂,36,润滑脂,锥入度,锥入度：是鉴定润滑脂稠度的指标（稠度即为软硬程度）。在规定质量（,150g),，在规定温度（,25,）下标准圆锥体自由落体直入杯内样脂中，经过,5S,所达到的深度，其单位为,1/10mm.,NLGI,等级：,000,，,00,，,0,，,1,，,2,，,3,，,4,，,5,，,6,号。,测定：润滑脂锥入度测定法测定。,油脂越硬越好吗？,一般常将,2,、,3,号油脂作为一般性使用号数，而,0,、,1,号常见使用于自动润滑油脂添加机中，因其低稠度适合使用于长距离使用。,一般错误的观念,:,常将油脂的稠度视为耐温的程度，以为稠度越高耐温愈高。正确的认知是,:,稠度越高，其皂基含量越高，而皂基只是将油脂中基础油保持住，以使油脂能维持润滑性。请注意,:,皂基是不具润滑性。稠度主要是为了加脂的方便，无具体的性能意义。,滴点,滴点：润滑脂在规定的加热条件下，从不流动状态到一定流动性的最低温度。对于非皂基稠化剂类的润滑脂，可以没有状态的变化，而是析出油。,脂的最高使用温度与滴点有关。,油脂速度值,油脂速度值,Speed Factor(n dm),：,在滚珠轴承使用下此数值相当,的,重要,，,此数值系考虑基础油与皂基组合后之内部摩擦力，通常此数值需大于,(Dn Value),。,轴承数值,Dn Value: (,外径,+,内径,)/2 x,轴承,转速,rpm,d,D,R,转速,B,轴承,在一定温度下值与润滑脂基础油粘度选择的关系,DN,值,0-30,30-60,60-90,90,250000,10,32,100,220,常见润滑脂的滴点,增稠剂种类 滴点,锂基,(Lithium soaps) 170200,钙基,(Calcium soaps) 80100,铝基,(Aluminum soaps) 100120,锂复合基,(Lithium Complex) 230250,铝复合基,(Aluminum Complex) 200260,钡复合基,(Barium Complex) 200240,膨润土,(Bentonite),无,尿素基,Polyurea(,无机皂基,) 250,复合磺酸钙,300,PTFE（,聚四氟乙稀） 无,复合皂基通常具有较高之滴点、抗氧化、抗蒸气、抗液态等特性，合成油成分则具有更佳之抗高温性。,各类基础油的使用温度,短暂可使用低温温度,标准使用温度,短暂可使用高温,温度,-60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 140 160 180 200 240 260 300,矿物油,类,双酯基,er,聚,alpha,烯烃,聚酯类,硅油类,全氟聚醚,PFPE,问题,:,如何选用润滑脂？,原则,原则,负载,环境,温度,速度,选择润滑剂的方法,原则,负载,环境,温度,速度,45,四、,偏航系统轴承及齿轮的润滑,对润滑脂的要求：,偏航轴承对润滑脂的极压抗磨性能、低温性能、热安定性及胶体安定性要求较高；,偏转齿轮润滑脂则还需要有好的粘附性能和防腐蚀性能。要求在,-40,以下仍能有效润滑。,工况特点：,重载、低速；,微动磨损、冲击载荷；,南方潮湿、盐雾侵蚀；,北方干燥多沙尘；,环境温差大（高温、低温）,2014年4月10号,润 滑 部 件 统 计,2014年4月10号,风 力 发 电 机 主 要 润 滑 点,风 力 发 电 机 用 油,润滑点,齿轮箱,Cognis Wind 320,Klbersynth GEM 4N,SH53204460,Mobil gear XMP 320,发电机轴承,LIPLEX M-1/2 S,Klberplex BEM 41-141,7079-1,FAG Arcanol L135v,主轴承,LIPLEX H-1/2 S,Klbersynth BEL 34-52,skf LWM1,偏航系统,Molykote Longterm 2,Klberplex AG 11-462,7011,Molikote Longterm TTF52,紧固件,Drill 135、,Molykote 1000,LPS 05126,/,G-rapid plus,液压系统,Arpolube 5056,/,4637,Shell Tellus T32,案例,：中山明阳风电,客户提出的要求：,明阳风电,的1500S抗台风型风力发电机组是针对南方海边多台风的风况设计，各项技术都达到世界先进水平，同时，采用了进口主要部件，更是保证了风机的15年以上的全使用寿命。风力发电机组由于工作于高处，维修及更换极为不便，需要架设100m 400吨的超大型吊机，一旦大部件出现损坏，后果不堪设想，所以风力发电机各部件必须保证良好的维护及使用情况。,1.,变桨回转轴承,，,在变桨系统内主要承力的零件是带内齿圈的,变桨回转轴承,，变桨电机带动小齿轮驱动变桨轴承内齿圈，从而实现变桨动作，在平时，变桨电机制动以保持叶片倾角。由于风有扰动（湍流），并且3个叶片转动过程中由于重力方向的不断改变也会对变桨系统施加载荷，故,齿圈齿面与轴承滚道遭受剧烈的微动磨损与撞击,（齿面），而且，由于叶轮不断转动，所以齿面润滑物必须具有,优良的黏附性，不容易脱落,，齿面加注润滑物的维护周期在一个月左右，从系统的洁净性入手，希望选用,罐装喷涂型,的润滑剂对齿面进行润滑，但由于北方环境常常达到-40摄氏度的低温，所以该润滑剂还应该能承受,-40摄氏度低温,的工作环境。轴承滚道内的润滑脂用量较大（单台需用约30kg的润滑脂），而且要含极压成分，并能抵抗微动磨损，长时间停转时油膜不能破裂。,2.,偏航系统齿面,，,由于,偏航轴承不常转动，所以喷涂式润滑剂必须能长效保护齿面免受盐雾侵蚀及能保证良好的润滑效果。偏航轴承希望能采用与变桨轴承相同的润滑剂以减少润滑物品种。,2014年4月10号,案例,：中山明阳风电,润滑解决方案（针对东南沿海地区）,2014年4月10号,润滑解决方案（针对东南沿海地区）,案例,：中山明阳风电,2014年4月10号,案例,：横琴风电场,客户目前在,偏航齿轮上,使用金风科技推荐的一款沥青润滑剂喷罐，型号是,VOLER COMPOUND SPRAY 2000E,（据说是德国进口）。,存在问题：,开始时容易滴流，如果滴落在偏航制动上会造成制动失效。,长时间后，会结成硬块，很难清除。,黑色，很难观察齿面情况，不利于及时发现隐患。,推荐老鹰,AD,喷罐给客户试用，使用情况跟进之中,2014年4月10号,54,THANK YOU！,THANK YOU！,2014年4月10号,