風(fēng)機(jī)主齒輪箱換油方案研究

摘要：風(fēng)力發(fā)電是中國(guó)最近幾年迅猛發(fā)展的新能源行業(yè)，國(guó)家給予了諸多的優(yōu)惠政策支持，倡導(dǎo)發(fā)展清潔可再生能源。隨著裝機(jī)數(shù)量的增多和使用時(shí)間的延長(zhǎng)，風(fēng)機(jī)的潤(rùn)滑維護(hù)保養(yǎng)逐漸成了重要問題，特別是風(fēng)機(jī)主齒輪箱油的更換方法和步驟。文章對(duì)風(fēng)機(jī)主齒輪箱換油進(jìn)行了探討，并重點(diǎn)介紹了五步換油法。

關(guān)鍵詞：主齒輪箱；換油法；預(yù)清洗；新油加注；五步換油法；風(fēng)力發(fā)電 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM315 文章編號(hào)：1009-2374（2016）36-0026-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.013

國(guó)華東臺(tái)一期風(fēng)電場(chǎng)2009年全部并網(wǎng)發(fā)電，2013年全部出質(zhì)保自維護(hù)。采用93臺(tái)華銳風(fēng)電機(jī)組，機(jī)組型號(hào)為華銳FL1500、齒輪箱型號(hào)為大連重工PPSC1290、傳動(dòng)比為104.125、額定功率為1700kW、輸出轉(zhuǎn)數(shù)1810r/min。采用兩級(jí)行星和一級(jí)平行軸作為傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，采用德國(guó)賀德克作為潤(rùn)滑系統(tǒng)，采用殼牌可耐壓S4 GX 320頂級(jí)工業(yè)合成齒輪油，潤(rùn)滑方式為飛濺潤(rùn)滑+壓力潤(rùn)滑。隨著運(yùn)行年限的增加，齒輪箱的齒面磨損日益嚴(yán)重，需要根據(jù)齒輪油檢測(cè)報(bào)告不定期更換齒輪箱液壓油。

1 風(fēng)機(jī)齒輪箱油更換的目的

探討風(fēng)機(jī)齒輪箱油更換方法之前，首先要搞清楚為什么需要更換，更換的目的是什么？這是因?yàn)闈?rùn)滑油品是有使用壽命的，在齒輪箱運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，齒輪油形成足夠的油膜把相互嚙合的齒輪隔開，避免齒輪之間的直接摩擦，從而保證齒輪箱的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。但在此過程中齒輪油也會(huì)不斷被剪切、損耗，同時(shí)伴隨著在使用過程中的氧化變質(zhì)，油品的潤(rùn)滑性能會(huì)逐漸下降，直至無法滿足齒輪箱的潤(rùn)滑要求，所以說油品是有使用壽命的，需要根據(jù)風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間及油品的性能指標(biāo)更換油品。

另外，齒輪油在使用過程中，油品氧化會(huì)產(chǎn)生油泥，同時(shí)會(huì)有外界污染物進(jìn)入，如水分、沙塵等，這些都會(huì)影響潤(rùn)滑效果。更換齒輪箱油的目的是把舊油和油中所含的雜質(zhì)及其粘附在齒輪、管路等部位的污染物去除，還給齒輪箱一個(gè)清潔、良好的潤(rùn)滑環(huán)境，從而讓齒輪箱良好運(yùn)轉(zhuǎn)。因國(guó)華東臺(tái)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)豎立在沿海地區(qū)，距離黃海約2km，因此風(fēng)機(jī)運(yùn)行環(huán)境比較惡劣，空氣濕度大，鹽堿含量較高，在日常的運(yùn)行維護(hù)過程中，更需要實(shí)時(shí)關(guān)注齒輪箱潤(rùn)滑油的情況。

2 市場(chǎng)常見換油方案

2.1 兩步法換油法

所謂兩步法換油就是把舊油排放干凈，直接加入新油，只是前期較多風(fēng)場(chǎng)采用的換油方案。

操作流程是：舊油排放→新油加注。

該方案優(yōu)點(diǎn)是操作流程簡(jiǎn)單，省時(shí)、省力、省成本；缺點(diǎn)是舊油及污染物難以排放干凈，難以完全達(dá)到換油的效果。

2.2 三步換油法

三步換油法是指在舊油排放之后加入工作油進(jìn)行沖洗，然后再加入新油。在兩步法的基礎(chǔ)之上多了工作油清洗環(huán)節(jié)。

操作流程如下是：舊油排放→工作油沖洗→新油加注。

此方案比兩步換油法多了清洗環(huán)節(jié)，工作油的消耗量會(huì)增加，但舊油及污染物的帶出量會(huì)增加，會(huì)在一定程度上改善換油之后的潤(rùn)滑環(huán)境，只是介于工作油黏度（VG320）比較大，清洗效果也不會(huì)太理想。

2.3 四步換油法

四步換油法是在兩步換油法的基礎(chǔ)上增加低黏度清洗油沖洗的環(huán)節(jié)。

操作流程是：舊油排放→清洗油沖洗→工作油沖洗→新油加注。

該方案在目前風(fēng)場(chǎng)齒輪箱油更換時(shí)普遍采用的主流方案，該方案所用到的清洗油黏度較低，VG32黏度居多，黏度低、油品流動(dòng)性好，溶解油污能力有所提升，可以更大程度上溶解并帶出污染物，清洗效果會(huì)大大提升，再通過工作油沖洗把低黏度的清洗油帶出，減少清洗油殘留的比例，從而降低低黏度清洗油因殘留而稀釋工作油黏度的影響。此方案也有一些不足之處，因?yàn)榍逑从宛ざ龋╒G32）比工作油黏度（VG320）低太多，無法滿足齒輪箱的工作潤(rùn)滑要求，所以無法負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)，僅僅是“沖”一下，會(huì)有一些“死角”和管路沖洗不到，也難以保證完全洗干凈。

3 五步換油法

五步換油法是在四步法的基礎(chǔ)上增加預(yù)清洗工序，準(zhǔn)備換油之前直接往工作油中加入溶劑型清洗油，該清洗劑有較強(qiáng)的溶解性，可以溶解“死角”及管路拐彎處的油泥及附著物，該產(chǎn)品至少在舊油排放之前24小時(shí)加入，加入比例一般為3%～5%（產(chǎn)品不同加入比例不同，建議按照產(chǎn)品使用說明比例加入），加入該清洗劑后風(fēng)機(jī)可正常運(yùn)轉(zhuǎn)，不影響風(fēng)機(jī)發(fā)電，運(yùn)轉(zhuǎn)24～48小時(shí)后，再排放舊油，之后的流程與四步法相同。

具體流程是：預(yù)清洗→舊油排放→清洗油沖洗→工作油沖洗→新油加注。

3.1 預(yù)清洗

準(zhǔn)備換油之前幾天，往工作油中加溶劑型清洗劑，此類清洗劑對(duì)油污的溶解力極好，溫度越高溶解力越強(qiáng)，比如嘉實(shí)多清洗劑SC170就屬于該類產(chǎn)品，市場(chǎng)上也有其他品牌的類似產(chǎn)品，這類產(chǎn)品的導(dǎo)熱系統(tǒng)清洗時(shí)普遍用到。在工作的舊油中提前24～48小時(shí)加入，參考加入比例為3%～5%（加入比例因產(chǎn)品不同而不同），加入后齒輪箱正常運(yùn)轉(zhuǎn)，正常發(fā)電，建議加入清洗劑后運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不少于24小時(shí)，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中可以反復(fù)地清洗油品所流過的部位，將油泥和污染物溶解于油中。只是在此過程中，因有大量的污染物溶于油中，會(huì)被濾芯過濾，所以要注意濾芯的工作狀態(tài)。

3.2 舊油排放

溫度越低潤(rùn)滑油黏度越高，越難以排放，所以要趁熱排出原齒輪箱舊油，從油箱的最低位置排放，盡量排出干凈。如果能用單向抽油機(jī)抽取舊油，就能更大程度上排凈舊油。舊油排放后檢查油箱污染情況及齒輪箱的情況。

3.3 清洗油沖洗

在齒輪箱換油過程中，排出舊油以后，仍會(huì)有舊油、老化產(chǎn)物以及其他污染物難以從系統(tǒng)中排除干凈，需要加入低黏度的清洗油或者同工作油黏度的礦物齒輪油進(jìn)行沖洗，此類油品比工作油成本要低，可以從一定程度上節(jié)省成本。沖洗油用量視齒輪箱大小而定或者通過換油車進(jìn)出循環(huán)，然后放出。檢查所放出清洗油的顏色變化，如果顏色變深比較嚴(yán)重，建議多沖洗一遍。

3.4 工作油沖洗

清洗油一般采用低黏度的礦物油或者同工作油黏度的礦物油，難以完全排放干凈，如果此時(shí)直接加入新油，殘留的清洗油會(huì)混入工作油，從而稀釋工作油，影響以后的潤(rùn)滑效果，所以用清洗油沖洗之后建議用工作油再?zèng)_洗一遍，盡可能帶出清洗油，減少殘留比例。用工作油的沖洗方法與清洗油相同。

3.5 新油加注

經(jīng)過前面的清洗之后，更換濾芯，檢查管路及閥門狀況，如果沒問題就可以直接加入新油了，加入新油時(shí)建議經(jīng)過濾油裝置，如濾油小車或加油車自帶過濾裝置。將新油加到工作液位，如果必要，更換空濾濾芯。一切更換、裝備完畢后，最好不要馬上啟動(dòng)齒輪箱，因?yàn)橛推吩诩尤脒^程中會(huì)有氣泡產(chǎn)生，靜止一段時(shí)間，讓油品自行排放氣泡，建議不少于30分鐘。

換完油之后的注意事項(xiàng)：（1）風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)30分鐘之后，對(duì)油品進(jìn)行取樣，作為狀態(tài)監(jiān)控基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行存檔（業(yè)主購(gòu)買油品檢測(cè)服務(wù)時(shí)建議此時(shí)進(jìn)行取樣）；（2）現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)建議使用在線油品檢測(cè)設(shè)備。如在線清潔度檢測(cè)儀，黏度計(jì)等設(shè)備；（3）建議風(fēng)電場(chǎng)在操作完整個(gè)齒輪箱清洗步驟后，收集一份油樣作為參考，并在運(yùn)行6個(gè)月之后，再提取一份油樣作油樣分析，與參考樣品的分析結(jié)果作對(duì)比。之后每年化驗(yàn)一次油樣，監(jiān)控主要指標(biāo)的變化值與變化趨勢(shì)，從而判斷油品的使用情況、各項(xiàng)理化指標(biāo)的變化情況及設(shè)備的磨損情況。

4 換油注意事項(xiàng)

4.1 安全第一

風(fēng)機(jī)所處環(huán)境多數(shù)比較惡劣，換油的操作屬于高空作業(yè)且過程較為復(fù)雜，因此工作人員必須把安全放在第一位。

（1）嚴(yán)格遵守風(fēng)電場(chǎng)各項(xiàng)安全規(guī)章制度；（2）嚴(yán)格按照安全作業(yè)要求規(guī)范進(jìn)行操作；（3）同一作業(yè)面工作人員應(yīng)不少于2名；（4）作業(yè)前必須經(jīng)過相關(guān)安全培訓(xùn)，并取得相關(guān)安全、操作資質(zhì)；（5）設(shè)立安全監(jiān)督員，安全監(jiān)督員有權(quán)對(duì)違章作業(yè)進(jìn)行處罰；（6）風(fēng)速超過12m/s，不得在出機(jī)艙工作；（7）使用提升機(jī)必須嚴(yán)格按照操作手冊(cè)執(zhí)行；（8）作業(yè)過程應(yīng)嚴(yán)格佩戴安全用具和勞保用具。

4.2 防止污染

由于風(fēng)場(chǎng)環(huán)境條件不佳，換油時(shí)很可能遇到雨雪、沙塵天氣，而且換油設(shè)備有限，風(fēng)場(chǎng)換油維護(hù)人員對(duì)潤(rùn)滑油認(rèn)識(shí)不足，常常在加注過程中造成齒輪油污染，因此建議先在室內(nèi)對(duì)齒輪油進(jìn)行小包裝分裝以防止新油受到污染，并在運(yùn)送和加注過程中進(jìn)行防塵防雨處理。

4.3 控制油位

為了保證正常的油位，在加入系統(tǒng)清洗添加劑之前，放掉齒輪箱內(nèi)與將加入清洗添加劑量相同的舊油，避免油位過高，導(dǎo)致溢出，造成事故。注入新油后監(jiān)控風(fēng)機(jī)油位，可能此期間由于齒輪油過濾循環(huán)系統(tǒng)的開啟導(dǎo)致油位下降，這時(shí)必須注意及時(shí)補(bǔ)充新齒輪油。

4.4 過濾器暢通

為了獲得更佳的清洗效果，建議清洗過程中油溫高于30℃，這樣具有更好的清洗效果并可以在相對(duì)較低的黏度下可盡量快、盡量多地排出舊油和減少舊油在齒輪等部件上的黏附量。在此過程中，要注意監(jiān)控過濾系統(tǒng)的運(yùn)行情況，過濾器可能會(huì)被系統(tǒng)清洗劑清洗下來的油泥、沉積物所堵塞，如果壓差過高，須及時(shí)更換濾芯。

4.5 清理廢油

由于大部分風(fēng)機(jī)主齒輪箱的底部排油口不是在最低處，需要注意有3%～5%的舊油無法通過底部排油口排出，因此必須使用抽油設(shè)備清理這些廢油，以減少清洗油被污染的程度，更好地發(fā)揮清洗油的作用。

4.6 嚴(yán)防異物

由于風(fēng)場(chǎng)操作人員粗心而造成異物進(jìn)入風(fēng)機(jī)齒輪箱，并導(dǎo)致卡死和崩齒報(bào)廢的重大惡性事故已有發(fā)生，足以引以為戒。因此在清洗換油過程中，一定要注意嚴(yán)防抹布、拆卸下來的螺栓和工具等雜物掉入齒輪箱。

作者簡(jiǎn)介：刁帥（1986-），男，安徽太和人，國(guó)華（江蘇）風(fēng)電有限公司助理工程師，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）