張軍 高峰 張廣遼

中國(guó)石化潤(rùn)滑油有限公司天津分公司

我國(guó)風(fēng)力發(fā)電行業(yè)進(jìn)入兆瓦級(jí)時(shí)代已經(jīng)近十余年。隨著我國(guó)裝備制造業(yè)的發(fā)展，大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的機(jī)械部件逐步實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，風(fēng)電裝機(jī)成本降低，使得我國(guó)風(fēng)力發(fā)電行業(yè)進(jìn)入了蓬勃發(fā)展的時(shí)代。風(fēng)電設(shè)備潤(rùn)滑條件苛刻[1]，在野外應(yīng)可靠運(yùn)行20年，經(jīng)受住各種極端惡劣天氣和非常復(fù)雜的風(fēng)力交變載荷的影響。

風(fēng)力發(fā)電設(shè)備向大型化方向發(fā)展的同時(shí)，也對(duì)設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)提出了越來(lái)越苛刻的要求。隨著設(shè)備的大型化，設(shè)備自重和吊裝高度增加，維護(hù)難度也隨之提升，對(duì)設(shè)備的故障率控制要求越來(lái)越嚴(yán)格，因此設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)部件的潤(rùn)滑逐漸引起風(fēng)機(jī)生產(chǎn)商、風(fēng)電開(kāi)發(fā)商和設(shè)備維保商的重視。

風(fēng)電設(shè)備軸承潤(rùn)滑脂主要潤(rùn)滑部位為主軸承、偏航軸承和變槳軸承[2]。其中主軸承受的載荷非常大，而且軸很長(zhǎng)，容易變形，要求軸承必須有良好的調(diào)心性能。偏航軸承一般采用“零游隙”設(shè)計(jì)的四點(diǎn)接觸球軸承，溝道進(jìn)行特別設(shè)計(jì)及加工，可以承受大的軸向載荷和力矩載荷，風(fēng)機(jī)暴露在野外，對(duì)該軸承的密封性能有著嚴(yán)格的要求。變槳軸承要經(jīng)受非常大的負(fù)荷和扭矩，要求有非常高的可靠性。發(fā)電機(jī)軸承轉(zhuǎn)速較高，要求潤(rùn)滑脂具有良好的高速性能[3]。

盡管大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵機(jī)械部件逐步實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，但是風(fēng)電行業(yè)所用潤(rùn)滑脂多數(shù)為福斯、殼牌、美孚等國(guó)外品牌。結(jié)合我國(guó)風(fēng)機(jī)型號(hào)、類型的發(fā)展?fàn)顩r，中國(guó)石化潤(rùn)滑油有限公司開(kāi)發(fā)出長(zhǎng)城風(fēng)電主軸BLC-C 2Т潤(rùn)滑脂（以下簡(jiǎn)稱長(zhǎng)城BLC-C 2Т潤(rùn)滑脂），并在金風(fēng)科技1.5MW直驅(qū)型風(fēng)機(jī)主軸上試驗(yàn)獲得成功，對(duì)于推進(jìn)風(fēng)機(jī)潤(rùn)滑脂國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程具有重要意義。

長(zhǎng)城BLC-C 2Т潤(rùn)滑脂理化性能評(píng)價(jià)

長(zhǎng)城BLC-C 2Т潤(rùn)滑脂可以使用于直驅(qū)及雙饋型風(fēng)機(jī)的主軸軸承的潤(rùn)滑。將長(zhǎng)城BLC-C 2Т潤(rùn)滑脂與國(guó)外競(jìng)品潤(rùn)滑脂的理化性能進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 長(zhǎng)城BLC-C 2Т潤(rùn)滑脂與國(guó)外競(jìng)品潤(rùn)滑脂理化性能分析結(jié)果

由表1可知，長(zhǎng)城BLC-C 2Т潤(rùn)滑脂氧化安定性、耐水性、機(jī)械安定性、防腐蝕性等性能與國(guó)外同類產(chǎn)品相當(dāng)，而極壓抗磨性與低溫性明顯優(yōu)于國(guó)外同類產(chǎn)品。

長(zhǎng)城BLC-C 2Т潤(rùn)滑脂應(yīng)用試驗(yàn)過(guò)程

試驗(yàn)從2015年6月開(kāi)始在金風(fēng)科技新疆基地進(jìn)行。長(zhǎng)城BLC-C 2Т潤(rùn)滑脂在2臺(tái)GW93/1500 kW直驅(qū)型風(fēng)機(jī)主軸軸承完成初裝，同時(shí)與裝有競(jìng)品1潤(rùn)滑脂的2臺(tái)風(fēng)機(jī)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。2016年1月完成并網(wǎng)發(fā)電，截止2018年1月份完成了為期2年的掛機(jī)試驗(yàn)。期間共取樣6次，分別對(duì)長(zhǎng)城潤(rùn)滑脂與競(jìng)品潤(rùn)滑脂進(jìn)行了性能對(duì)比分析。試驗(yàn)風(fēng)機(jī)及采樣日期統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2，潤(rùn)滑脂初裝/現(xiàn)場(chǎng)取樣見(jiàn)圖1、圖2。

試驗(yàn)過(guò)程中質(zhì)量監(jiān)控及考察分析

潤(rùn)滑脂在風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)被氧化，影響潤(rùn)滑脂在軸承中運(yùn)轉(zhuǎn)的壽命，另外軸承磨損量直接反映潤(rùn)滑脂保護(hù)軸承的能力，所以重點(diǎn)監(jiān)控潤(rùn)滑脂PDSC（氧化誘導(dǎo)期）數(shù)據(jù)與軸承磨損Fe、Cu元素含量。結(jié)合發(fā)電量與磨損量的分析，綜合評(píng)判潤(rùn)滑脂的可靠性。

表2 試驗(yàn)風(fēng)機(jī)及采樣日期統(tǒng)計(jì)

PDSC（氧化誘導(dǎo)期）

測(cè)定潤(rùn)滑脂在指定溫度（210 ℃）和壓力（3.5 MPa）下，熱量隨著時(shí)間的變化趨勢(shì)，測(cè)試方法為SH/Т 0790。根據(jù)熱量變化情況，判斷潤(rùn)滑脂抗氧化性能。若氧化誘導(dǎo)期下降較快，說(shuō)明潤(rùn)滑脂抗氧化能力下降。風(fēng)機(jī)雙列圓錐滾子軸承端潤(rùn)滑脂高溫抗氧化性能對(duì)比見(jiàn)圖3，風(fēng)機(jī)單列圓柱滾子軸承端潤(rùn)滑脂高溫抗氧化性能對(duì)比圖4。

與競(jìng)品比較，長(zhǎng)城BLC-C 2Т潤(rùn)滑脂試驗(yàn)風(fēng)機(jī)的潤(rùn)滑狀態(tài)較為穩(wěn)定，其被氧化的趨勢(shì)正常。由圖3和圖4可知，風(fēng)機(jī)單列圓柱滾子軸承端潤(rùn)滑脂抗氧化性要明顯優(yōu)于風(fēng)機(jī)雙列圓錐滾子軸承端潤(rùn)滑脂，說(shuō)明風(fēng)機(jī)雙列圓錐滾子軸承端的工況更加苛刻。總體趨勢(shì)顯示，長(zhǎng)城BLC-C 2Т軸承潤(rùn)滑脂抗氧化性能稍優(yōu)于競(jìng)品。

試驗(yàn)結(jié)果偶有波動(dòng)是因?yàn)轱L(fēng)機(jī)每半年會(huì)進(jìn)行定檢補(bǔ)脂，可能會(huì)造成取脂不均勻。

軸承磨損Fe、Cu元素含量分析（油料光譜分析）

油料光譜分析可以檢測(cè)出潤(rùn)滑脂中元素的含量，尤其是鐵銅含量，可以直接反映軸承的磨損情況。元素含量低，說(shuō)明軸承磨損小，潤(rùn)滑脂的潤(rùn)滑性能好。油料光譜檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)是ASТM D6595。風(fēng)機(jī)主軸雙列圓錐滾子軸承端Fe元素磨損含量見(jiàn)圖5，風(fēng)機(jī)主軸單列圓柱滾子軸承端Fe元素磨損含量見(jiàn)圖6，風(fēng)機(jī)主軸雙列圓錐滾子軸承端Cu元素磨損含量見(jiàn)圖7， 風(fēng)機(jī)主軸單列圓柱滾子軸承端Cu元素磨損含量見(jiàn)圖8。

從圖5～圖8可看出，風(fēng)機(jī)經(jīng)過(guò)2年的運(yùn)轉(zhuǎn)后，潤(rùn)滑脂中的元素含量已經(jīng)趨于穩(wěn)定，4臺(tái)風(fēng)機(jī)潤(rùn)滑脂中鐵、銅元素含量的整體水平相當(dāng)。

圖2 潤(rùn)滑脂現(xiàn)場(chǎng)取樣

圖3 風(fēng)機(jī)雙列圓錐滾子軸承端潤(rùn)滑脂高溫抗氧化性能對(duì)比

發(fā)電量與磨損量分析

對(duì)4臺(tái)風(fēng)機(jī)的單月發(fā)電時(shí)間與發(fā)電總量作了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明4臺(tái)風(fēng)機(jī)的單月發(fā)電量/發(fā)電總量基本相同，使用狀況相同，測(cè)試數(shù)據(jù)具有可比性。

為了更好地分析風(fēng)機(jī)軸承磨損與發(fā)電量的關(guān)系，計(jì)算了潤(rùn)滑脂中的Fe和Cu元素含量與風(fēng)機(jī)發(fā)電量的比值，結(jié)果見(jiàn)圖9、圖10。

由圖9、圖10可見(jiàn)，風(fēng)機(jī)主軸雙列圓錐滾子軸承端，長(zhǎng)城產(chǎn)品的Fe含量均低于競(jìng)品；107#和130#風(fēng)機(jī)的Cu含量相對(duì)較低，但所有4臺(tái)風(fēng)機(jī)Cu含量均在磨損正常范圍之內(nèi)。風(fēng)機(jī)主軸單列圓柱滾子軸承端，除128#風(fēng)機(jī)Fe、Cu磨損水平偏高外，其余3臺(tái)風(fēng)機(jī)Fe、Cu磨損基本相當(dāng)。綜合以上結(jié)論，長(zhǎng)城BLC-C 2Т潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑性能與競(jìng)品相當(dāng)。

結(jié)論

☆長(zhǎng)城BLC-C 2Т潤(rùn)滑脂的抗氧性、耐水性、機(jī)械安定性、防銹性等性能與國(guó)外同類產(chǎn)品相當(dāng)，而潤(rùn)滑性能優(yōu)于國(guó)外同類產(chǎn)品。

☆應(yīng)用試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)裝機(jī)潤(rùn)滑脂進(jìn)行了質(zhì)量監(jiān)控，同時(shí)進(jìn)行PDSC（氧化誘導(dǎo)期）、軸承磨損元素含量分析、發(fā)電量與磨損量分析，結(jié)果表明長(zhǎng)城BLC-C 2Т潤(rùn)滑脂與國(guó)外同類產(chǎn)品性能相當(dāng)。

☆長(zhǎng)城BLC-C 2Т潤(rùn)滑脂在金風(fēng)科技1.5MW直驅(qū)型風(fēng)機(jī)2年的掛機(jī)應(yīng)用過(guò)程中，試驗(yàn)風(fēng)機(jī)均運(yùn)行正常，主軸軸承未出現(xiàn)故障，表明其能夠滿足風(fēng)電潤(rùn)滑的工況條件，可替代競(jìng)品使用。

圖4 風(fēng)機(jī)單列圓柱滾子軸承端潤(rùn)滑脂高溫抗氧化性能對(duì)比

圖5 風(fēng)機(jī)主軸雙列圓錐滾子軸承端Fe元素磨損含量

圖6 風(fēng)機(jī)主軸單列圓柱滾子軸承端Fe元素磨損含量

圖7 風(fēng)機(jī)主軸雙列圓錐滾子軸承端Cu元素磨損含量

圖8 風(fēng)機(jī)主軸單列圓柱滾子軸承端Cu元素磨損含量

圖9 風(fēng)機(jī)主軸雙列圓錐滾子軸承端磨損元素含量與風(fēng)機(jī)發(fā)電量的比值

圖10 風(fēng)機(jī)主軸單列圓柱滾子軸承端磨損元素含量與風(fēng)機(jī)發(fā)電量的比值