摘要：风力发电机组的变桨轴承、偏航轴承、主轴轴承和电机轴承是机组的重要部件，其转动正常与否直接影响风机运行效率。目前国内装机风电机组轴承主要使用油脂润滑方式，采用集油瓶被动式收集废旧油脂的方法，其效果较差，因此风电机组大多存在偏航、变桨轴承润滑废油脂泄露，从而导致各种安全隐患的发生。对现有机组进行技术改造，将被动式收集废油脂的方法改造成机组轴承上安装主动式废油脂清除及集中收集系统，及时排除轴承滚道内废油脂，确保新油脂有效注入轴承内部。
关键词：轴承；废油脂；润滑；集中回收
Research on Analysis and Treatment of Lubricating Grease Leakage of XE96-2000BF Type Wind Turbine
Guangzhou Development New Energy Incorporated.Xiao Kaichao
The pitch bearing，yaw bearing，spindle bearing and motor bearing of the wind turbine are important components of the unit，and the normal rotation of the wind turbine directly affects the operating efficiency of the fan.At present，domestically installed wind turbine bearings mainly use grease lubrication methods，and the method of collecting collected waste oils passively by oil collecting bottles has a poor effect.Therefore，most of the wind turbines have yaw and pitch bearing lubrication grease leakage，which leads to various safety hazards.happened.The existing unit was technically modified，and the passive method of collecting waste oil was transformed into an active waste grease removal and centralized collection system on the unit bearing，and the waste grease in the bearing race was removed in time to ensure that the new grease was effectively injected into the bearing.
Keywords：bearing，waste grease，lubrication，centralized collection
风力发电机组的变桨轴承、偏航轴承、主轴轴承和电机轴承是机组的重要部件，其转动正常与否直接影响风机运行效率，且该类轴承受力情况复杂，承受的冲击和振动也比较大；因此，风电机组变桨轴承、偏航轴承、主轴承等部件的润滑要求更高、更严格。
某风电场现有风力发电机组共25台，使用某公司XE96-2000型风力发电机组，该风电机组轴承主要使用油脂润滑方式，采用轴承圆周上配置集油瓶被动式收集废旧油脂的方法，其效果较差，因此风电机组大多存在偏航、变桨轴承润滑废油脂泄露，只有少量废油脂从设计管道流向集油瓶，大部分废油脂从偏航轴承密封圈、变桨轴承密封圈流向结构件外表，在机位附近观察不难发现很多风机叶片、塔筒、直驱式发电机表面都覆盖有一层黑色油脂。若轴承滚道内废旧油脂未能及时清理，轴承因润滑失效而磨损。将有可能导致风机发生严重的事故，存有重大的安全隐患。
本文对某风电场现场的XE96-2000型风力发电机组部分机组进行废油脂回收监测，并对部分机组轴承轴承油脂润滑情况进行分析，提出可控措施。
风电场现场轴承使用美孚SHC460WT润滑脂，提取部分机组油脂送专业监测机构进行在用脂性能检测及磨损状态分析。经检测得出以下试验结论及分析：
1）经检测某风机变桨轴承在用润滑脂与新脂指标相比较，滴点、分油率降低，说明润滑脂胶体安定性变差，润滑脂中基础油有所消耗，这不利油膜的形成；酸值有所增大、杂质含量激增，说明润滑脂发生了氧化现象，且磨损形成的颗粒直接导致杂质含量的增多，同时磨损颗粒也会加剧润滑脂的氧化；铁谱分析表明，磨损颗粒以正常磨损颗粒为主，有极少量的疲劳磨损颗粒出现；综合分析该脂已经达到了报废指标的要求。
某风机变桨轴承在用脂铁谱分析照片 某风机偏航轴承在用脂铁谱分析照片
2）经检测某风机偏航轴承在用润滑脂与新脂指标相比较，分油率增大较为明显，说明润滑脂胶体安定性变差，或者润滑脂中有稀油的混入；杂质含量较多，特别是大于125微米的颗粒较多，甚至有长轴尺寸大于1000微米的杂质颗粒出现，这些颗粒会进一步加快润滑脂的氧化，降低润滑脂的极压性能和抗磨性能；铜片出现了轻微的腐蚀，这不利于润滑脂对金属的防腐保护作用，且铜片腐蚀实验过程中发现试管口的玻璃盖板上有水珠的凝结，说明润滑脂有水分的引入，这也在滴点实验中得到进一步的印证；烧结负荷从2452N降低到1236N，极压性能大大降低，这势必造成轴承的磨损加剧；铁谱分析表明，有大量的疲劳磨损颗粒出现，且伴有少量的严重滑动磨损颗粒，说明轴承出现了润滑不良。综合分析该脂已经达到了报废指标的要求，建议查明该轴承润滑脂水分的来源，及时清除含水、含杂质且极压性能差的在用润滑脂，及时补充新的润滑脂，以确保轴承的正常运行。
据统计，轴承的损坏约55%是润滑不良造成的，导致润滑不良的原因，包括润滑油品选择不当、润滑油品加注方法不科学、油封密封不严、轴承内废旧油脂和磨屑不能及时排出等因素。其中，轴承内废旧油脂和磨屑不能及时排出是目前风电机组轴承润滑不良的主要因素，废旧油脂和磨屑充满轴承内腔，形成梗阻，注入轴承内腔的新油脂在进油口处就胀破油封造成泄漏，轴承不仅失去润滑，而且长期与变质的废旧油脂和磨屑摩擦。因此及时清除风电轴承的废旧油脂和磨屑就显得非常迫切。
风电机组轴承示意图 风电机组轴承润滑方式示意图
根据现场实际经验，泄漏原因分析：从上图可以看出，油脂泄露原因可归纳如下：（1）油脂泵加脂压力过大。（2）轴承密封圈抗压强度不够，承受压力小于废弃油脂排出压力。（3）废弃油脂排出通道不顺畅。（4）集油瓶内活塞阻力过大。（5）轴承结构设计不合理导致油脂泄露。（6）油脂管道内残余空气未排尽，造成局部压力过大，撑破密封圈。
综上分析，现根据风机实际情况，考虑从现机组采用的轴承圆周上配置集油瓶被动式收集废旧油脂的方法，对现有机组进行技术改造，将被动式收集废油脂的方法改造成机组轴承上安装主动式废油脂清除及集中收集系统，及时排除轴承滚道内废油脂，确保新油脂有效注入轴承内部。为此，提出可行改造方案为：改造变桨轴承、偏航轴承废油脂回收系统，偏航轴承废油脂回收系统采用与变桨轴承废油回收系统相类似的，工作原理相同，根据实际空间及功能需要进行具体布局。以下列举变桨轴承废油脂回收系统具体方案及原理如下：
变桨轴承废油脂回收系统由液压泵、二位四通阀、双线吸排脂器、油压传感器、管路及附件组成。其中液压泵容积为2L，采用46#抗磨液压油作为系统使用油脂，为废油回收系统提供动力。
其工作原理为：按预设程序运行，休止倒计时结束，自动启动液压泵，动力管A 加压，压力油推动阶梯活塞将吸排脂器内收集到的废油压送到吸排脂器自带的集油瓶中，排油过程结束后，二位四通阀换向，动力管B 加压，压力油推动阶梯活塞向反方向移动，在吸排脂器内形成真空，将轴承内的废旧油脂抽吸到吸排脂器内，吸油过程结束，油压传感器动作并将信号反馈到监控器，液压泵停止工作，监控器计数加1，系统工作结束，进入下一个工作循环。
通过对现有机组进行技术改造，将被动式收集废油脂的方法改造成机组轴承上安装主动式废油脂清除及集中收集系统，改进后能达到以下预期效果：1）能及时清理轴承内腔带有磨屑的废旧油脂，减少轴承摩擦，利于轴承散热，降低轴承磨损；2）消除轴承内腔压力，保证内腔畅通，确保新油脂顺利注入轴承内；3）使轴承内腔始终保持适量油脂，非常有利于润滑油膜的形成和保持，轴承寿命将得到大幅度提高，另外，减少了轴承油封被胀破的几率，降低了油脂泄漏污染环境和污染物从油封胀破处侵入轴承内腔的可能性。
论文作者:肖考超
论文发表刊物:《电力设备》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/15
标签：轴承论文; 油脂论文; 润滑脂论文; 机组论文; 磨损论文; 废旧论文; 颗粒论文; 《电力设备》2019年第8期论文;