張笑華，李建明，馮欣，李民，黃久平，毛菁菁，王秋強(qiáng)，夏延秋

(1.國電和風(fēng)風(fēng)電開發(fā)有限公司，遼寧 沈陽 100179；2.中國石油蘭州潤滑油研究開發(fā)中心，甘肅 蘭州 730060；3.華北電力大學(xué)能源動(dòng)力與機(jī)械工程學(xué)院，北京 102206)

0 引言

據(jù)行業(yè)統(tǒng)計(jì)，2019年中國風(fēng)電發(fā)電量4057億千瓦時(shí)，占全部發(fā)電量的5.54%。2019年全國新增風(fēng)電裝機(jī)容量2894萬千瓦，累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)容量達(dá)到2.21億千瓦，2020年1～5月，發(fā)電量2021億千瓦時(shí)，同期占全部發(fā)電量的7.4%。其中全國風(fēng)電發(fā)電量2145億千瓦時(shí)，同比增長11.5%。過去10年里，中國風(fēng)力發(fā)電設(shè)備新增數(shù)量一直保持世界第一。但風(fēng)力發(fā)電機(jī)潤滑劑的應(yīng)用卻一直停滯，很多潤滑油脂企業(yè)，尤其中國石油和中國石化潤滑油公司并未搭上風(fēng)力發(fā)電快速發(fā)展的列車，目前國內(nèi)風(fēng)電用潤滑劑99%以上依賴進(jìn)口，科研工作者發(fā)表了多篇有關(guān)風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱潤滑油[1-4]，昆侖潤滑油公司的齒輪油已在國內(nèi)風(fēng)場(chǎng)招標(biāo)中中標(biāo)，但也僅限昆侖潤滑油公司，而風(fēng)電機(jī)組中的潤滑脂開始替代進(jìn)口還需要扎扎實(shí)實(shí)的實(shí)際應(yīng)用積累。近年來，關(guān)于風(fēng)機(jī)軸承的潤滑與失效引起了技術(shù)人員的關(guān)注[5-9]。2017年國家頒布了風(fēng)力發(fā)電機(jī)軸承潤滑脂國家標(biāo)準(zhǔn)[10]；馮志勇[11]申報(bào)了一種高性能的風(fēng)力發(fā)電機(jī)軸承潤滑脂的發(fā)明專利；高宇航等[12-13]研制了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主軸承和變槳距潤滑脂；夏延秋等[14]研制并考察了風(fēng)電潤滑脂的潤滑性能。這些工作表明，風(fēng)電機(jī)組用潤滑脂已經(jīng)引起我國技術(shù)人員的關(guān)注。長城、昆侖、眾城和海華等潤滑公司已開始了潤滑脂的掛機(jī)試驗(yàn)，并取得了初步成果[15]。各公司潤滑脂掛機(jī)運(yùn)行表明，國產(chǎn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選用國產(chǎn)潤滑脂的時(shí)代已經(jīng)來臨。

發(fā)電機(jī)軸承潤滑脂是保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正常工作的必要條件，高速轉(zhuǎn)動(dòng)的發(fā)電機(jī)軸承在工作中容易發(fā)生疲勞、卡咬、磨損、粘著、電蝕、腐蝕等，同時(shí)老化的潤滑脂也會(huì)加速故障的發(fā)生。因此該潤滑脂應(yīng)具有優(yōu)異的耐高溫性，潤滑性能和粘附性能，優(yōu)異的防水沖洗性；好的承載、抗磨和減摩性能；優(yōu)良的抗剪切性、熱穩(wěn)定性和密封性能；優(yōu)異的抗氧化、抗化學(xué)腐蝕性及防銹蝕性能，才能有效保護(hù)電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。目前國內(nèi)風(fēng)電市場(chǎng)的電機(jī)軸承潤滑脂完全被美孚、殼牌、福斯、巴斯夫和克魯勃等潤滑脂公司占據(jù)，隨著國產(chǎn)電機(jī)軸承潤滑脂的掛機(jī)試驗(yàn)的完成，相信國產(chǎn)風(fēng)機(jī)潤滑脂會(huì)提出風(fēng)電機(jī)組的全面潤滑解決方案。本文數(shù)據(jù)來源于國內(nèi)某潤滑脂廠家在黑龍江某風(fēng)場(chǎng)的掛機(jī)試驗(yàn)，希望為國產(chǎn)電機(jī)軸承潤滑脂取代進(jìn)口潤滑脂奠定應(yīng)用基礎(chǔ)。

1 試驗(yàn)方案

試驗(yàn)機(jī)組：試驗(yàn)地點(diǎn)在黑龍江省某風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行，選用明陽27號(hào)和33號(hào)1.5 MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組作為試驗(yàn)機(jī)組，27號(hào)風(fēng)機(jī)坐標(biāo)是北緯47°7′4″，東經(jīng)131°4′8″：發(fā)電機(jī)是南京汽輪機(jī)(DASAA5023-4UFB)；33號(hào)風(fēng)機(jī)坐標(biāo)是北緯47°8′11″，東經(jīng)131°5′3″，發(fā)電機(jī)是南京汽輪機(jī)(DASAA5023-4UFB)。

試驗(yàn)用脂：選用國產(chǎn)的電機(jī)軸承脂，對(duì)比脂選用的是在用進(jìn)口電機(jī)軸承脂，兩種電機(jī)軸承脂的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如表1所示，可以看出，國產(chǎn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)軸承脂各項(xiàng)性能指標(biāo)不低于進(jìn)口脂。我們還選用明陽28號(hào)和明陽32號(hào)1.5 MW機(jī)組作為對(duì)比機(jī)組，從2019年9月開始，截至到12月已完成了90天的試驗(yàn)測(cè)試，本文僅選取了4臺(tái)風(fēng)機(jī)50天的跟蹤測(cè)試結(jié)果，記錄了每天每臺(tái)的發(fā)電量和電機(jī)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)溫度。

表1 兩種新風(fēng)機(jī)齒輪油的測(cè)試對(duì)比數(shù)據(jù)

表1(續(xù))

圖1示出了國產(chǎn)發(fā)電機(jī)軸承脂涂抹到發(fā)電機(jī)軸承中的示意，圖2示出了發(fā)電機(jī)DE和NDE端軸承位置。

圖1 涂抹潤滑脂的軸承照片

圖2 發(fā)電機(jī)DE和NDE端軸承位置示意

2 試驗(yàn)結(jié)果

50天里，每天的發(fā)電量見圖3，從圖a可以看到，27號(hào)和28號(hào)作為對(duì)比組，33號(hào)和32號(hào)作為對(duì)比組。同期新?lián)Q脂的風(fēng)機(jī)與鄰近風(fēng)機(jī)發(fā)電量差距不大，換脂的27號(hào)機(jī)組發(fā)電量優(yōu)于鄰近28號(hào)機(jī)組，33號(hào)機(jī)組發(fā)電量不如鄰近32號(hào)機(jī)組；從圖b看到，換脂后的27號(hào)機(jī)組和33號(hào)機(jī)組比換脂前同期的機(jī)組發(fā)電量有大幅度提高。對(duì)照表2可以發(fā)現(xiàn)，換新脂的風(fēng)機(jī)，發(fā)電量比2018年同期分別提高了49.8%和59.6%?？梢员砻?，27號(hào)和28號(hào)風(fēng)機(jī)換脂后，沒有影響發(fā)電量。說明發(fā)電機(jī)軸承脂滿足了一個(gè)周期的使用要求。

圖3 2019年連續(xù)50天的發(fā)電量記錄

圖4示出了2019年連續(xù)50天的DE軸承和NDE軸承的測(cè)試溫度跟蹤測(cè)試，可以看到，28號(hào)風(fēng)機(jī)溫度一直最高。而27號(hào)和32號(hào)風(fēng)機(jī)保持了一個(gè)相對(duì)低的值，溫度未見異常。因?yàn)闈櫥阅軆?yōu)劣直接決定了軸承的潤滑性能，而潤滑性能的好壞溫度變化是最直接的反應(yīng)。選用國產(chǎn)潤滑脂的機(jī)組發(fā)電機(jī)軸承溫度變化不大，說明一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)周期的數(shù)據(jù)表明，國產(chǎn)潤滑脂使用性能完好，當(dāng)然多周期的運(yùn)行驗(yàn)證還在進(jìn)行中。

圖4 2019年連續(xù)50天的軸承溫度記錄

3 結(jié)論

國產(chǎn)潤滑油在90天的注脂期內(nèi)，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，50天的發(fā)電量和軸承溫度測(cè)試顯示，同年相同時(shí)間內(nèi)，風(fēng)機(jī)的發(fā)電量差別不大，與去年同期相同風(fēng)機(jī)相比，發(fā)電量大幅度提高；換脂的風(fēng)機(jī)溫度穩(wěn)定，低于使用國外脂的風(fēng)機(jī)溫度，風(fēng)機(jī)電機(jī)的各項(xiàng)指標(biāo)變化處在正常變化范圍內(nèi)，可以繼續(xù)使用，說明國產(chǎn)風(fēng)機(jī)機(jī)組電機(jī)軸承脂可以代替進(jìn)口脂。