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        風電機組濾芯性能分析及評價方法研究

        2018-10-19 09:11:24董元元鄧良鄭大周王文超
        西部論叢 2018年11期

        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:

        [1] 劉黨華.濾芯過濾性能試驗設計.液壓與氣動 2009.01:7-9

        [2] 徐順界.不同試驗條件下對同種液壓濾芯過濾性能試驗結(jié)果影響的研究. 液壓氣動與密封 2016.01:13-15

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