風(fēng)力發(fā)電機上的潤滑應(yīng)用
1.隨著人類社會的飛速發(fā)展,對能源的依賴越來越大,石油、天然氣等不可再生能源雖然仍是世界能源的主要來源,但因其不可再生性以及逐步走高的價格,迫使世界各國投入更多的精力,加強了風(fēng)力、太陽能、地?zé)?、生物、潮汐發(fā)電等新能源的開發(fā)和利用。其中無污染,可再生,被譽為“干凈的再生能源”的風(fēng)力發(fā)電是未來世界重點發(fā)展的產(chǎn)業(yè)之一。人類利用風(fēng)能已有幾千年的歷史。然而,在我國風(fēng)力發(fā)電仍然處于初級階段,占全國總發(fā)電量的1%左右。但是我國的風(fēng)能資源卻十分豐富,有資料顯示,我國水力資源儲量為70GW,而風(fēng)能儲量卻高達(dá)250GW。因此,風(fēng)力資源開發(fā)前景十分廣闊。風(fēng)力發(fā)電機因其設(shè)備昂貴,工作環(huán)境惡劣,現(xiàn)場不便對主要部位進(jìn)行拆卸維修,以及設(shè)計上要求使用壽命長等工作特點,對潤滑油脂的性能提出更高的要求。因此,大型風(fēng)力發(fā)電機關(guān)鍵部位的潤滑較多的使用了國外的潤滑油脂。
2.風(fēng)力發(fā)電機主要的潤滑部位:風(fēng)力發(fā)電機的工作原理很簡單,空氣流動的動能作用在葉輪上,將動能轉(zhuǎn)換成機械能,從而推動葉輪旋轉(zhuǎn),葉輪的轉(zhuǎn)軸與發(fā)電機的轉(zhuǎn)軸通過變速箱相連,從而帶動發(fā)電機發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電機主要的潤滑部位包括齒輪箱、發(fā)電機軸承、偏航系統(tǒng)軸承與齒輪、液壓剎車系統(tǒng)和主軸承。
齒輪箱的潤滑:齒輪箱是風(fēng)力發(fā)電機的主要潤滑部位,用油量占風(fēng)力發(fā)電機用油量的3/4左右。齒輪箱可以將很低的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速變?yōu)楹芨叩陌l(fā)電機轉(zhuǎn)速(通常1500r/min),多采用油池飛濺式潤滑或壓力強制循環(huán)潤滑??紤]到風(fēng)力發(fā)電機多安裝在我國的新疆、內(nèi)蒙古、甘肅及沿海等地區(qū),潤滑油受氣候溫差、濕度等影響較大,并且處于相對偏遠(yuǎn)的地區(qū),維修不便,因此設(shè)計要求齒輪箱使用壽命長、承受負(fù)荷大等,所用的齒輪油除了具有良好的極壓抗磨性能、冷卻性能和清洗性能外,還應(yīng)具有良好的熱氧化穩(wěn)定性、水解安定性、抗乳化性能、粘溫性能、低溫性能以及長的使用壽命,同時還應(yīng)具有較低的摩擦系數(shù)以降低齒輪傳動中的功率損耗。
發(fā)電機軸承的潤滑:軸承是發(fā)電機的主要潤滑點,長期運轉(zhuǎn)溫度可達(dá)80℃以上,夏天在曠野地帶受太陽直射,溫度會更高。因此,要求發(fā)電機軸承潤滑脂能夠在高溫下保持良好的潤滑而不流失,而且發(fā)電機功率較大,要求潤滑脂具有良好的抗磨極壓性能、抗氧化性能和防銹性能。國外主要推薦使用2#~3#稠度的負(fù)荷極壓鋰基潤滑脂,要求粘附性好,使用溫度范圍為-30~150℃。多采用定期人工加注潤滑脂的方式來保證發(fā)電機的正常運轉(zhuǎn)。
偏航系統(tǒng)軸承和齒輪的潤滑:偏航系統(tǒng)可以使風(fēng)輪掃掠面積總是垂直于主風(fēng)向,雖然速度不高,但偏轉(zhuǎn)軸承和齒輪承受的負(fù)荷較大,而且偏轉(zhuǎn)齒輪一般為開始結(jié)構(gòu),由于不像發(fā)電機軸承運轉(zhuǎn)速度快,自身產(chǎn)生熱量相對少,因而受氣候環(huán)境影響大。我國風(fēng)力發(fā)電機的分布情況,對偏轉(zhuǎn)軸承潤滑脂的極壓抗磨性能、低溫性能、熱安定性及膠體安定性要求較高;偏轉(zhuǎn)齒輪潤滑脂則還需要有好的粘附性能和防腐蝕性能。國外一般推薦使用含固體添加劑的1#稠度的低溫潤滑脂,要求在-40℃以下仍能有效潤滑。系統(tǒng)的偏轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)需要使用減速器,電動機通過大速比的行星齒輪減速器驅(qū)動機頭轉(zhuǎn)向。一般推薦粘溫性能好、抗腐防銹性能好、極壓抗磨性能和抗氧化性能好的齒輪油。
液壓剎車系統(tǒng)的潤滑:國內(nèi)常見風(fēng)力發(fā)電機的剎車系統(tǒng)分別為葉尖氣動剎車系統(tǒng)和高速軸機械閥剎車系統(tǒng),采用失效-安全保護(hù)模式。風(fēng)力發(fā)電機液壓系統(tǒng)使用的液壓油要求具有良好的粘溫性能、防腐防銹性能及優(yōu)異的低溫性能,以適應(yīng)北方寒冷的氣候。國外推薦使用粘度指數(shù)高、抗磨性能好、抗腐蝕、抗氧化性能好、空氣釋放性、分水性能以及低溫性能優(yōu)異的液壓油。國內(nèi)普通的HM抗磨液壓油低溫性能、粘度指數(shù)等指標(biāo)不能滿足使用要求,應(yīng)該采用加氫基礎(chǔ)油或者以精制礦油加PAO等合成油為基礎(chǔ)油的低凝抗磨液壓油。
主軸承的潤滑:風(fēng)力發(fā)電機主軸承承受的負(fù)荷較大,轉(zhuǎn)速相對較慢,要求潤滑脂具有良好的承載能力、粘度性能和良好的的低溫性能。根據(jù)前后軸承結(jié)構(gòu)布置上的差異,可分為用潤滑油潤滑和用潤滑脂潤滑。
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