董元元 鄧良 鄭大周 王文超

摘 要：風電機組主齒輪箱采用油潤滑，潤滑油的品質(zhì)直接影響齒輪箱的壽命，尤其是齒輪箱內(nèi)軸承的壽命，而潤滑油的品質(zhì)和齒輪箱濾芯息息相關，選擇性能優(yōu)良的濾芯不僅可保證潤滑油的品質(zhì)從而保證齒輪箱的壽命，而且優(yōu)良的濾芯使用壽命較長，可節(jié)約濾芯的維護成本。本文介紹了齒輪箱濾芯性能的評價方法，對選擇濾芯具有指導意義。

關鍵詞：風力發(fā)電機組 濾芯 試驗方法 性能評價

0 前言

主齒輪箱是風力發(fā)電機組核心部件之一，在風機傳動鏈中起到至關重要的作用，齒輪箱一旦損壞，不僅影響風機正常運行，而且其更換代價很大，需要動用大型吊車，因此主齒輪箱的正常運行是風機可靠性的重要保證。

濾芯是風電齒輪箱過濾系統(tǒng)中一個核心部件，用于過濾外部混入齒輪箱或者齒輪箱運轉(zhuǎn)過程中內(nèi)部產(chǎn)生的雜質(zhì)，安裝在齒輪箱潤滑系統(tǒng)中，有效控制齒輪箱潤滑油的清潔度，使齒輪箱安全運行。

1 濾芯結(jié)構(gòu)及性能要求

1.1濾芯結(jié)構(gòu)

濾芯分為粗過濾和精過濾兩部分，正常工作時潤滑油通過精過濾，保證潤滑油的清潔度，當濾芯兩端的壓力達到旁通閥開啟值時，齒輪箱潤滑油通過粗過濾，精過濾部分保證潤滑油清潔度，粗過濾部分是一個系統(tǒng)保護部分。

1.2濾芯性能要求

濾芯需同時具備高精度和長壽命的要求，潤滑油的清潔度對齒輪箱壽命影響很大，齒輪箱的壽命隨著潤滑油清潔度等級增高呈現(xiàn)指數(shù)上漲，潤滑油的清潔度等級和濾芯的高精度性能直接相關，由此可見濾芯的高精度的重要性。

風電齒輪箱潤滑系統(tǒng)所配濾芯為耗損件，當濾芯納污達到一定程度，就需更換，因此濾芯有長壽命的要求，壽命越長，其維護成本越低。

2濾芯性能指標

2.1過濾精度

過濾精度是濾芯的核心指標，直接表達濾芯對污染物的過濾能力，試驗中主

要以過濾比β來表達。過濾器上、下游的油液單位體積中大于某一給定尺寸X（C）的污染物顆粒數(shù)之比，即：

βX（C）=Nu/Nd

Nu——過濾器上游油液單位體積中所含大于X微米的顆粒數(shù)。

Nd——過濾器下游油液單位體積中所含大于X微米的顆粒數(shù)。

2.2納污容量

納污容量是濾芯的關鍵指標，直接關系到濾芯的使用壽命。納污容量為濾芯

壓降達到規(guī)定極限壓降時所截留污染物的重量，以克為計量單位，用g表示。

2.3濾芯壓降

濾芯的壓降為濾芯的基本指標，為濾芯上下游的壓差值。壓差越小，代表潤滑油的壓降小，潤滑油的流阻小。

2.4初始冒泡壓力

初始冒泡壓力為濾芯的工藝指標。將新濾芯放入潤滑油中，按照GB/T14041.1試驗方法，產(chǎn)生氣泡的時的空氣壓力為濾芯的初始冒泡壓力。新濾芯用此方法檢定濾芯結(jié)構(gòu)是否完整，是否存在漏點。此壓力也反應濾芯的通透性。

2.5濾芯沖擊性能

為檢測濾芯對已吸納的污染物的抗流體沖擊能量，在濾芯做完納污容量試驗后，特別做了濾芯的沖擊性能試驗。使油路中的流量從0達到額定流量，再降到0，循環(huán)一定次數(shù)，檢測濾芯上下游污染物的顆粒數(shù)，以此觀察濾芯的抗沖擊性能。

2.6濾芯的結(jié)構(gòu)強度性能

濾芯的結(jié)構(gòu)強度是濾芯的一項重要指標，主要以濾芯的抗壓潰性能來體現(xiàn)，按照GB/T 14041.3試驗標準，通過向系統(tǒng)中不斷增加污染物，使得濾芯的壓降不斷升高，直到濾芯出現(xiàn)壓潰，或者達到預定的最大壓力為止。

3濾芯性能試驗

濾芯的過濾精度、納污容量、壓降流量特性按照GB/T 18853標準執(zhí)行，濾芯結(jié)構(gòu)完整性按照GB/T 14041.1標準執(zhí)行，結(jié)構(gòu)強度特性按照GB/T 18853、GB/T 14041.3、GB/T 14041.4標準執(zhí)行，濾芯抗流動疲勞特性按照GB/T 17488標準執(zhí)行，通過科學的試驗及測量方法來測定濾芯的各項性能參數(shù)值。

為更好的對濾芯進行性能對比，選擇了8種濾芯進行測試，分別為：A、B、C、D、E、F、G、H。以8種濾芯的數(shù)據(jù)為例，介紹濾芯評價方法，試驗指標排名如下（僅給出數(shù)據(jù)排名，不影響對濾芯評價方法的介紹）：

3.1 過濾精度試驗、納污容量試驗、壓降試驗、初始冒泡試驗對比過濾精度根據(jù)濾芯本身的過濾要求排序，本次取β10指標進行排序，納污容量按重量從重往輕排序，壓降按壓力從小往大排序，初始冒泡按壓力從小往大排序。

3.2沖擊性能試驗

8種濾芯進行沖擊試驗后，濾芯下游的顆粒數(shù)相比上游小很多，基本可忽略不計，因此排名一樣。

3.3結(jié)構(gòu)強度試驗

8種濾芯進行強度試驗后狀態(tài)完好，因此排名一樣。

4濾芯性能綜合評價

根據(jù)濾芯的各項性能試驗數(shù)據(jù)及排名可對濾芯綜合性能進行排名，綜合排名采取將各項性能指標排名相加的方式，總和越高，說明排名越靠后，根據(jù)總和對濾芯綜合性能指標進行

排序。

4.1 技術性能指標評價

4.2 濾芯核心關鍵指標評價

在濾芯各項性能滿足要求的前提下，因濾芯的核心指標是過濾精度，關系到濾芯的使用性能，關鍵指標為納污容量，關系到濾芯的使用壽命及使用成本，因此對這兩個指標進行評價，見下表：

4.3 濾芯技術分析評價

綜合評價是在濾芯各項性能滿足要求的前提下進行的，如果濾芯的某項性能不滿足要求，則可直接判定濾芯為廢品，不用進行排序。E所和G濾芯過濾精度不滿足要求，因此退出評價。其余濾芯過濾精度都滿足要求，且指標都很好，除C略低，其余都很高，但因此排名將C排為2，其余全部為1。

4.4 濾芯經(jīng)濟性分析

濾芯的經(jīng)濟性分析是在濾芯各項技術指標滿足要求前提下進行的，濾芯使用壽命基本和其納污容量呈線性相關，因此濾芯的經(jīng)濟性主要考慮濾芯的價格和納污容量的比值，以H和B濾芯舉例，納污容量方面，H是B的2.06倍，H使用壽命基本為B的2倍多，理論上講，H的價值為B的2倍多，而實際價格方面，H是B的1.4倍，再考慮更換濾芯的人工成本，H濾芯的經(jīng)濟性要比B好的多，因此，經(jīng)濟性評價以價格與納污容量的比值作為指標，比值越小，說明經(jīng)濟性越好。

從上表可以看出，雖然H濾芯價格最高，但是其經(jīng)濟性反而最好，濾芯A價格最低，但是其經(jīng)濟性反而最差。

5 總結(jié)

本文介紹了濾芯的性能要求，對性能指標進行了說明，對指標的相關試驗標準進行了介紹，并以8種濾芯的試驗數(shù)據(jù)對濾芯的技術指標和經(jīng)濟指標進行了分析。對濾芯的選型及評價具有指導性意義。

參考文獻：

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