風能是世界上最豐富的可再生(shēng)能源之一(yī)。風機的葉片在風能的推動下(xià)高速旋轉，源源不(bù)斷地(dì)(dì)輸出電能。這種可再生(shēng)的能源利用模式過去幾年在全球都(dōu)得(de)到了迅猛地(dì)(dì)發展。
事實上，中(zhōng)國(guó)在風能利用方面潛力巨大。根據中(zhōng)國(guó)可再生(shēng)能源行業(yè)協會(huì)的預測，中(zhōng)國(guó)的風電裝機容量到2020年将達到2億3000萬千瓦。不(bù)久的将來，中(zhōng)國(guó)有望成為全球最大的風力發電生(shēng)産國(guó)。
中(zhōng)國(guó)的風電廠(chǎng)在不(bù)斷提高電力産量的同時，也(yě)确保原有的和新裝的風機長(cháng)期穩定地(dì)(dì)運轉，而潤滑油在其中(zhōng)扮演著(zhe)重要的角色。風電設備對于潤滑油品要求十分嚴苛，而潤滑油參數指标十分複雜，要從市(shì)場上衆多的産品中(zhōng)選擇一(yī)款可以兼顧生(shēng)産效率和設備保護的、性能均衡的潤滑油産品對于負責風機維護保養的人(rén)員來說(shuō)是極大的挑戰。
美(měi)孚工(gōng)業(yè)潤滑油的工(gōng)程師們在長(cháng)期的實踐中(zhōng)累積了豐富的經驗。根據風機的特點和潤滑油的産品屬性，他(tā)(tā)們總結出了極具操作性的指導意見(jiàn)。風機的維護保養人(rén)員們參考這些(xiē)指導意見(jiàn)後在挑選潤滑油時将更加有針對性，也(yě)能更容易做(zuò)出正确的選擇。
一(yī)、潤滑部位
風機有幾個(gè)主要的潤滑部位，包括主變速箱（main gearbox）、變槳和偏航變速箱（ancillary pitch and yaw gearboxes），制(zhì)動液壓控制(zhì)和變漿控制(zhì)（hydraulic controls for braking and pitch control），變槳（pitch）、偏航和主軸承（yaw and main bearings）以及發電機軸承（generator bearings）等，在這些(xiē)潤滑部位當中(zhōng)，最最關鍵的要屬主變速箱。
帶動發電機運轉的主變速箱可以說(shuō)是齒輪傳動型風機的心髒。由于對整個(gè)系統的正常運作至關重要，主變速箱的設計(jì)和制(zhì)造通常都(dōu)非常先進，也(yě)因此往往造價不(bù)菲；而一(yī)旦發生(shēng)故障，更換主變速箱要付出更高昂的代價。
舉例來說(shuō)，如果要為一(yī)個(gè)功率為1.5兆瓦渦輪機更換主變速箱，把購買新變速箱的費用、起重設備租用、停工(gōng)造成的收入損失以及人(rén)工(gōng)費等各項成本都(dōu)合算進去，總花(huā)費将超過25萬美(měi)元。
一(yī)般來說(shuō)，變速箱原廠(chǎng)灌裝的都(dōu)是設計(jì)使用壽命為三年左右的合成潤滑油。但現在大多數變速箱的标準保修期隻有一(yī)年。這意味著(zhe)當變速箱的保修期結束後風機維護人(rén)員将擔負起選擇替換潤滑油（通常稱為二次注油或服務注油）的責任。
考慮到風機變速箱維護中(zhōng)可能遇到的困難以及費用問(wèn)題，美(měi)孚建議設備維護人(rén)員采用性能均衡的變速箱潤滑油，這種潤滑油可以在長(cháng)時間為變速箱提供很(hěn)好保護的同時保證變速箱擁有極佳的生(shēng)産效率。
二、潤滑油的性能指标
微(wēi)點蝕保護
為最大限度的減少(shǎo)塔身上部（up-tower）重量，變速箱一(yī)般采用緊湊型設計(jì)，其中(zhōng)包括齒輪的表面硬化(huà)(huà)設計(jì)。經過表面硬化(huà)(huà)處理（滲碳、氮化(huà)(huà)、感應和火焰淬火）的齒輪在複雜的氣候條件(jiàn)和運行負荷下(xià)極易受到微(wēi)點蝕（Micropitting）的影響。因此選用的齒輪潤滑油必須擁有防止此類磨損的功能。
微(wēi)點蝕是一(yī)種表面磨損現象，主要發生(shēng)在齒輪和滾動軸承上。運轉開(kāi)始後幾個(gè)小時內(nèi)，微(wēi)點蝕作用就(jiù)能引起表面開(kāi)裂。這些(xiē)細微(wēi)的裂痕以與表面成淺斜角（通常小于30度）的狀态不(bù)斷擴大，繼而形成直徑在10微(wēi)米以下(xià)的微(wēi)點。在這些(xiē)微(wēi)點的共同作用下(xià)，表面的裂痕又會(huì)被繼續擴大。一(yī)個(gè)微(wēi)點大小在5微(wēi)米到20微(wēi)米之間，深度最高達10微(wēi)米，這樣大小是什麼概念呢(ne)？做(zuò)個(gè)比較，人(rén)類一(yī)根頭發大概40微(wēi)米粗，所以人(rén)們無法用肉眼看(kàn)到它們。不(bù)過這些(xiē)微(wēi)點雖然看(kàn)起來很(hěn)小，但它們能降低(dī)輪齒的吻合度，嚴重的可導緻齒輪斷裂故障。
為了盡量避免意外停機和更換齒輪造成的損失，維護人(rén)員可以使用專門用來防止微(wēi)點蝕的潤滑油。齒輪潤滑油對微(wēi)點蝕的保護功效的高低(dī)是一(yī)般通過FVA 54 微(wēi)點蝕測試（FVA 54 Micropitting Test）來測量的。
該測試包括兩部分，分别是：六次遞增負荷，每次運轉16小時；以及80小時的高負荷耐久實驗。這兩個(gè)測試都(dōu)在每分鐘(zhōng)1500轉的轉速下(xià)進行，并且使用專門用于微(wēi)點蝕測試的C型齒輪（C-faced gears）。
根據齒形的吻合程度、微(wēi)點蝕區域所占的比例以及重量損耗情況，潤滑油被分為不(bù)同的等級，用數字和高/中(zhōng)/低(dī)耐久性來表示。各大齒輪生(shēng)産商都(dōu)會(huì)建議維護人(rén)員使用至少(shǎo)是“=10 高” （= 10 high） 等級的潤滑油。
需要注意的是，二次注油無法修複之前已經發生(shēng)微(wēi)點蝕的齒輪。但一(yī)旦更換齒輪後，注入的潤滑油可以幫助提高生(shēng)産效率并延長(cháng)新齒輪使用壽命。
抗磨損和軸承保護
磨損主要由滑行齒面間的材料移動造成。當齒輪油的油膜厚度不(bù)夠時就(jiù)會(huì)造成齒輪間金(jīn)屬部件(jiàn)的接觸。如果磨損一(yī)直持續下(xià)去，就(jiù)不(bù)得(de)不(bù)過早地(dì)(dì)更換齒輪。
FZG磨損測試（DIN 51354-2 mod）利用标準的齒輪機組在不(bù)同的溫度和速度下(xià)測試抗擦傷和抗磨損性能。潤滑油的等級根據其失效級數（FLS）而定。美(měi)孚建議維護人(rén)員應該使用失效級數（FLS）大于14的潤滑油。
由于潤滑油質量差而損壞軸承也(yě)是導緻變速箱停機最為常見(jiàn)的原因之一(yī)。風機齒輪油的FAG FE8四級測試可在不(bù)同的負荷、速度和溫度條件(jiàn)下(xià)對軸承上潤滑油的性能進行測試。該測試的四級分别是磨損測試、混合摩擦、使用期限測試和油泥測試。潤滑油的等級由這四級測試的總體(tǐ)結果從1到5不(bù)等。1級表示該潤滑油可為軸承提供極佳的保護。
粘度
粘度指的是潤滑油在各種高溫和低(dī)溫環境下(xià)保持其粘稠性的能力。風機的運行環境非常惡劣。晝夜輪換、寒暑交替，風機的工(gōng)作環境有時低(dī)至零下(xià)45攝氏度，有時又會(huì)高達80攝氏度。為了确定潤滑油是否能經得(de)住溫度的劇烈變化(huà)(huà)，維護人(rén)員可以對産品的粘度指數進行評估。粘度指數可根據ASTM D2270标準進行測量，它反映了潤滑油的粘度對溫度變化(huà)(huà)的抵抗能力。美(měi)孚建議維護人(rén)員應該選擇粘度指數在160或160以上的産品。
合成潤滑油與礦物油基潤滑油相(xiàng)比，具有更為突出的粘溫性，并且在很(hěn)多溫度環境下(xià)都(dōu)有卓越的潤滑能力。因此，合成潤滑油在變速箱油中(zhōng)使用得(de)更為普遍。
例如，美(měi)孚SHC XMP320齒輪油的粘度系數為164，這款高性能的聚烯烴基齒輪油，得(de)到了全世界大部分風機、變速箱和軸承生(shēng)産商的認可。
過濾性能
美(měi)國(guó)齒輪制(zhì)造商協會(huì)（AGMA）指南對主變速箱中(zhōng)的齒輪油清潔度有嚴格的要求，原因是保持齒輪油清潔可大大延長(cháng)零部件(jiàn)的使用壽命。
齒輪油的過濾性能指的是齒輪油在實際的運行條件(jiàn)下(xià)通過過濾器，同時不(bù)會(huì)堵住過濾器的能力，這種過濾性能經常被忽視。标準的過濾性能測試一(yī)般都(dōu)隻對表明(míng)或不(bù)表明(míng)運行條件(jiàn)的新的不(bù)含水的油進行評估。大型的風力發電廠(chǎng)已經證明(míng)，即使按照(zhào)原始設備制(zhì)造商建議更換頻(pín)率的兩倍來更換過濾器，一(yī)年的總體(tǐ)擁有成本也(yě)要超過27.5萬美(měi)元。
了解齒輪油裡的添加劑對過濾性能的影響也(yě)很(hěn)重要。過濾性能一(yī)般是以微(wēi)米等級來界定的。在很(hěn)多情況下(xià)，會(huì)使用2到3微(wēi)米的腎形回路（Kidney Loop）過濾器和5微(wēi)米主過濾器來清潔齒輪油和保護風機變速箱的部件(jiàn)。正确了解和對待微(wēi)米等級的過濾材料也(yě)十分重要。有時候，添加劑可以從齒輪油裡過濾出來或有可能從齒輪油裡分離(lí)出來，特别是當齒輪油與水混在一(yī)起時。另外，濕性和幹性的齒輪油的過濾性能是不(bù)同的。
為了弄明(míng)白影響過濾性能的複雜因素，美(měi)孚建議在需要的時候一(yī)定咨詢潤滑油生(shēng)産商和過濾器供應商，在他(tā)(tā)們的指導下(xià)能正确有效地(dì)(dì)找到最适合的潤滑油。
耐水性
變速箱裡的油不(bù)能混入水分。但是，由于風機本身運行時特點，要使風機裡的油和水完全分離(lí)幾乎是不(bù)可能的。當葉片在旋轉時，變速箱運行的溫度高達80攝氏度，而當葉片停止旋轉時，變速箱就(jiù)會(huì)冷卻下(xià)來并從空氣中(zhōng)吸取水分或濕氣。因此，水分難免會(huì)進入變速箱。
這個(gè)時候，如果使用耐水性差的齒輪油就(jiù)會(huì)導緻油泥和水解。為了防止由于水的緣故造成故障，必須找到一(yī)種不(bù)易吸水但在少(shǎo)量水存在的情況下(xià)也(yě)能給設備提供充足潤滑保護的齒輪油。
齒輪油的耐水性特征通過ASTM D1401标準測試進行衡量，該測試可測量油的油水分離(lí)能力，測試标準以時間（分鐘(zhōng)）表示。美(měi)孚建議維護人(rén)員應選擇15分鐘(zhōng)或更低(dī)的齒輪油。
風機變速箱潤滑油是現代工(gōng)業(yè)世界中(zhōng)最具挑戰性的工(gōng)業(yè)潤滑應用領域之一(yī)，需要通過尖端的技術來确保品質。美(měi)孚工(gōng)業(yè)潤滑油部門投入了大量的資金(jīn)研發各種潤滑油并确保其适用于嚴苛的工(gōng)作環境。除了産品的研發，美(měi)孚的工(gōng)程師們認為幫助風場作出正确的選擇同樣重要，他(tā)(tā)們不(bù)斷分享在工(gōng)作中(zhōng)的實踐經驗，旨在幫助風力發電廠(chǎng)掌握在挑選風機潤滑油時所需的寶貴經驗，從而幫助風電廠(chǎng)提高生(shēng)産效率，最大限度減少(shǎo)停機時間，并降低(dī)維護和零部件(jiàn)更換成本。
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