楊 洋，趙 磊，王海斌

（中節(jié)能風(fēng)力發(fā)電（張北）運(yùn)維有限公司，河北張家口 075000）

0 引言

軸承是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，軸承運(yùn)行狀態(tài)的優(yōu)劣，直接影響了風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電量和可利用率[1-2]。如果軸承出現(xiàn)故障而又沒有被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，則會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，輕則軸承損壞并導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組故障停機(jī)，重則可能引起風(fēng)機(jī)火災(zāi)等重大事故[3]。但是風(fēng)電機(jī)組的大部分軸承處于封閉狀態(tài)，在不拆開軸承的情況下很難判斷其運(yùn)行狀態(tài)和剩余使用壽命。如果能通過對(duì)軸承在運(yùn)行過程中排出的潤(rùn)滑脂對(duì)軸承運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷，則可為風(fēng)電場(chǎng)對(duì)軸承的預(yù)知預(yù)檢工作提供有力支撐，在節(jié)約大量運(yùn)維費(fèi)用的同時(shí)，提升機(jī)組運(yùn)行可靠性和安全性[4-7]。

1 潤(rùn)滑脂檢測(cè)行業(yè)現(xiàn)狀

與風(fēng)電機(jī)組潤(rùn)滑油檢測(cè)一樣，風(fēng)電機(jī)組潤(rùn)滑脂檢測(cè)是風(fēng)機(jī)油品檢測(cè)的重要組成部分[8]。但是，大部分風(fēng)電企業(yè)自建的一方檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室很少開展?jié)櫥瑱z測(cè)項(xiàng)目。在項(xiàng)目和數(shù)量方面，潤(rùn)滑脂的檢測(cè)與潤(rùn)滑油的檢測(cè)存在一定差異，主要原因有以下5 個(gè)。

（1）流動(dòng)性差。潤(rùn)滑脂和潤(rùn)滑油不同，潤(rùn)滑脂的流動(dòng)性差、分散性較強(qiáng)，且在不拆開軸承的情況下取樣困難，檢測(cè)結(jié)果的代表性較差。

（2）時(shí)效性差。目前風(fēng)電機(jī)組潤(rùn)滑脂的使用壽命一般為半年，每半年就會(huì)通過向軸承內(nèi)加注新潤(rùn)滑脂的方式將舊潤(rùn)滑脂擠出，來保證軸承潤(rùn)滑效果的可靠。而對(duì)從排油孔/密封圈排出的潤(rùn)滑脂進(jìn)行取樣檢測(cè)，受加注潤(rùn)滑脂頻率的影響較大[9]。另外，每臺(tái)風(fēng)機(jī)內(nèi)需要關(guān)注運(yùn)行狀態(tài)的軸承數(shù)量遠(yuǎn)比齒輪箱要多，這些因素會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果的時(shí)效性不足。

（3）檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)。對(duì)潤(rùn)滑脂本身潤(rùn)滑性能的指標(biāo)檢測(cè)，一般單個(gè)樣品的單個(gè)項(xiàng)目都需要較長(zhǎng)的時(shí)間（3 h 以上）。

（4）檢測(cè)效率低。潤(rùn)滑脂檢測(cè)前一般需要對(duì)潤(rùn)滑脂樣品進(jìn)行充分的消解處理來制備樣品，對(duì)檢測(cè)人員的要求比較高，且對(duì)檢測(cè)效率影響較大。

（5）判別標(biāo)準(zhǔn)少。目前風(fēng)電行業(yè)內(nèi)對(duì)風(fēng)電機(jī)組潤(rùn)滑脂的性能方面的判別標(biāo)準(zhǔn)非常少，且在使用過程中存在較大的不適應(yīng)性。

仔細(xì)研究以上限制潤(rùn)滑脂檢測(cè)發(fā)展的多個(gè)因素，可以發(fā)現(xiàn)檢測(cè)效率是困擾潤(rùn)滑脂檢測(cè)項(xiàng)目開展的核心問題。而提高潤(rùn)滑脂檢測(cè)效率的關(guān)鍵，就是改進(jìn)現(xiàn)有潤(rùn)滑脂的取樣技術(shù)。

2 潤(rùn)滑脂檢測(cè)取樣技術(shù)現(xiàn)狀

潤(rùn)滑脂取樣最大的困難在于它的流動(dòng)性差且容易黏連。以鐵磁顆粒濃度這個(gè)潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂均需要檢測(cè)的項(xiàng)目為例[10]，檢測(cè)這個(gè)項(xiàng)目所需的樣品管是2 mL/5 mL 的離心管，檢測(cè)時(shí)只需要使用注射器或塑料滴管，就可以很輕松將樣品送入離心管。但是由于潤(rùn)滑脂的流動(dòng)性差，使用微量注射器或塑料滴管，均不能將潤(rùn)滑脂吸入其中，更不能將潤(rùn)滑脂注入到離心管中。

目前國(guó)內(nèi)的潤(rùn)滑脂檢測(cè)取樣[11]，是用藥勺從樣品瓶中多次取樣，逐漸將潤(rùn)滑脂填滿離心管（圖1）。這一方法雖然成本較低，但是取樣效率不高且樣品中會(huì)殘留很多的氣泡。

圖1 國(guó)內(nèi)外潤(rùn)滑脂取樣工具對(duì)比

國(guó)外使用最多的是名為GREASE THIEF 的現(xiàn)場(chǎng)一次性取樣工具，其取樣效率高，但每個(gè)取樣工具的成本接近40 元，且取樣量有限，僅能滿足1 個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目的使用需求。

3 潤(rùn)滑脂檢測(cè)取樣技術(shù)改進(jìn)

3.1 采樣工具改進(jìn)

經(jīng)過與廠家及潤(rùn)滑脂檢測(cè)技術(shù)專家的溝通研究，決定使用敞口注射器進(jìn)行取樣。與微量注射器和塑料滴管相比，敞口注射器最大的特點(diǎn)就是頭部與注射器器身的直徑接近，能夠?qū)?rùn)滑脂吸入注射器中，大幅提高取樣效率（圖2）。

圖2 3 種取樣工具的對(duì)比

3.2 潤(rùn)滑脂加熱及攪拌

敞口注射器可以解決潤(rùn)滑脂不能吸入的問題，但是卻會(huì)受到現(xiàn)場(chǎng)送檢潤(rùn)滑脂樣品量的影響。經(jīng)過測(cè)試，為了使敞口注射器能一次性地吸入足夠量的樣品，要求送檢潤(rùn)滑脂的高度不能低于敞口注射器高度的3/5（圖3）。對(duì)于風(fēng)電機(jī)組內(nèi)部分軸承，現(xiàn)場(chǎng)人員只能夠取得少量的潤(rùn)滑脂樣品。使用敞口注射器對(duì)潤(rùn)滑脂樣品進(jìn)行多次取樣，會(huì)造成注射器內(nèi)存在無法排出的空氣，最終影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

圖3 敞口注射器與樣品瓶高度比對(duì)

經(jīng)過與行業(yè)專家的共同探討與反復(fù)測(cè)試，決定采用對(duì)潤(rùn)滑脂樣品加熱的方法來提高潤(rùn)滑脂的流動(dòng)性，進(jìn)而降低采樣難度。根據(jù)潤(rùn)滑脂性能指標(biāo)的不同，將潤(rùn)滑脂分為發(fā)電機(jī)軸承潤(rùn)滑脂和主軸偏航變槳潤(rùn)滑脂兩大類[8]。對(duì)于發(fā)電機(jī)軸承潤(rùn)滑脂，在用敞口注射器取樣前，將其在40 ℃的溫度下加熱2 h；而對(duì)于主軸偏航變槳潤(rùn)滑脂，則是在60 ℃的溫度下加熱2 h。

對(duì)于加熱后的潤(rùn)滑脂，對(duì)樣品瓶進(jìn)行輕輕的敲打，就可以使?jié)櫥p易的聚集在樣品瓶的一側(cè)（圖4）。使用敞口注射器吸取樣品時(shí)，也可以一次吸取成功。

圖4 加熱后的潤(rùn)滑脂

另一方面，對(duì)加熱后的潤(rùn)滑脂進(jìn)行攪拌，可以起到一定的“搖勻”效果，可以在一定程度上解決由于潤(rùn)滑脂流動(dòng)性不足造成的檢測(cè)結(jié)果代表性不強(qiáng)的問題。

4 效果比對(duì)

與傳統(tǒng)的通過樣品勺對(duì)潤(rùn)滑脂樣品進(jìn)行取樣的方法相比，使用敞口注射器+樣品加熱攪拌的潤(rùn)滑脂采樣技術(shù)，無論是檢測(cè)效率還是取樣質(zhì)量，都有了質(zhì)的提升。

4.1 取樣效率

使用藥勺，每個(gè)樣品需要檢測(cè)人員操作約為5 min 才能完成采樣；而使用改進(jìn)后的采樣技術(shù)，每個(gè)樣品的取樣時(shí)間可縮短至2～3 min。（樣品加熱的2 h 不需要人工干預(yù)，可通過平行工作予以抵消）

4.2 取樣過程

傳統(tǒng)的藥勺采樣，需要分次進(jìn)樣，會(huì)在取樣管中保留一定量的空氣，潤(rùn)滑脂樣品的有效體積降低，進(jìn)而影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。而改進(jìn)后的采樣技術(shù)，將潤(rùn)滑脂一次性打入取樣管中，可以利用潤(rùn)滑脂將樣品管中的空氣含量排至最低，最大限度保證檢測(cè)結(jié)果的可靠性。

4.3 取樣效果

選擇3 個(gè)潤(rùn)滑脂樣品，分別通過傳統(tǒng)方法和改進(jìn)方法進(jìn)行取樣，每個(gè)樣品每種取樣方法重復(fù)檢測(cè)3 次，然后進(jìn)行鐵磁顆粒濃度檢測(cè)（鐵磁顆粒濃度使用同一臺(tái)FerroQ 鐵量?jī)x，同一操作人員在同一實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)），檢測(cè)結(jié)果見表1 和表2。由此看出，傳統(tǒng)方式取樣后檢測(cè)合格率為66.67%，改進(jìn)后合格率提升為100%。

表1 傳統(tǒng)取樣方法檢測(cè)結(jié)果

表2 改進(jìn)取樣方法后檢測(cè)結(jié)果

5 總結(jié)與展望

通過對(duì)潤(rùn)滑脂檢測(cè)采樣技術(shù)的研究和改進(jìn)，可有效提高風(fēng)電油品實(shí)驗(yàn)室對(duì)潤(rùn)滑脂的檢測(cè)效率和檢測(cè)質(zhì)量，這對(duì)于潤(rùn)滑脂檢測(cè)項(xiàng)目在風(fēng)電油品實(shí)驗(yàn)室的開展具有積極的推動(dòng)作用，也能為風(fēng)電場(chǎng)的密封軸承預(yù)知預(yù)檢工作奠定良好的基礎(chǔ)。