风机润滑点及基础知识 最新版本.ppt

2014年4月10号 工业合理润滑 专科医生 提供合理润滑解决方案 风力发电机组润滑 上海得润石油化工有限公司王侨TEL 021 51155020Email wq 2014年4月10号 风力发电机安装 2014年4月10号 风力发电机的内部结构 2014年4月10号 风电机组的工作原理 风轮叶片 一般为3片 运行平稳 较高风能利用系数 在风力作用下转动风轮轮毂联结叶片和主轴 传递风力和力矩到主轴 风轮承受的载荷也传递到机舱和塔架主轴通过联轴器 一般为刚性联轴器 传递力矩到增速齿轮箱 而轴向力传递给机舱和塔架 主轴转速在20 40rpm 即增速箱输入转速 增速箱 一般为平行轴齿轮传动 行星齿轮传动 平行轴 行星齿轮传动 变速比为 20 130 增速箱输出转速达1500 1800rpm 增速箱通过联轴器 一般为弹性联轴器或万向联轴器 与发电机输入轴联结 传递转速和力矩给发电机发电机利用电磁感应发电制动 在风速过大的情况下 会产生主轴转速 增速箱输出转速过大以及传递的力矩过大 导致系统超负荷运行 影响安全运行 对此 通过制动系统减慢旋转负载 转速和力矩 达到安全运行的效果偏航 通过与机组内的控制系统结合 是发电机组的风轮始终处于迎风状态 并且提供必要的锁紧力矩 保证风力发电机组的安全运行 2014年4月10号 风电机组的主要润滑点 2014年4月10号 风力发电机组的工作环境 机组一般安装在高山 荒野 海滩 海岛等风口 经受严寒 酷暑 日夜温差大 材料 润滑油要求可在很宽的温度范围内工作 风向 风速变化大 产生的湍流对机组产生极大的危害 机组产生振动 叶片受力不均匀 引起部件磨损 损坏 缩短机组的寿命交通不便 机组的塔架很高 一旦出现故障 零部件损坏润滑油换油等很不方便 维护维修成本高 要求零部件 润滑油等长寿命 润滑对风电维修成本的影响 7 国际工程保险协会的年报中 所支付给丹麦风电业的理赔费用 2014年4月10号 风电机组运行的工况特点 高温低温潮湿 盐雾 酸雨 腐蚀 生锈 润滑油乳化 沙尘重载低速 时停 时动 振动 冲击载荷 磨损 疲劳 部件加速失效 2014年4月10号 一 主齿轮箱的润滑 主齿轮箱也叫增速齿轮箱 是风力发电机的主要润滑部位 用油量占风力发电机用油量的3 4左右 多采用油池飞溅式润滑或压力强制循环润滑 对齿轮油的要求 良好的极压抗磨性能冷却性能和清洗性能还应良好的热氧化稳定性水解安定性 抗乳化性能高粘度指数 低温性能长的使用寿命较低的摩擦系数以降低齿轮传动中的功率损耗常用的粘度等级 一般是ISOVG220 320齿轮油的类型 矿物油型 PAO型 PAG型加油量 一次换油量约200 400升 换油周期 矿物油一般是1年 合成油一般是2 3年 齿轮油 10 润滑油 11 润滑油 齿轮油的主要性能 适当的粘度良好的极压抗磨性良好的抗氧化安定性良好的抗剪切安定性良好的防锈性良好的抗乳化性 12 粘度 13 粘度 流体的内摩擦力 是油膜厚度的量度 是选用润滑油确定油牌号的主要依据 常被用来作为粘度 通常温度是为40 或100 的单位有 运动粘度 是重力作用下流体的内摩擦力的量度 是动力粘度 密度之比 一般油的密度小于1 运动粘度 动力粘度 即要考虑重力对内摩擦力的影响 常用单位 mm2 s 平方毫米每秒 也用 cSt 厘斯 表示 许多油品是用40 时ISO 运动粘度来表示 1mm2 s 平方毫米每秒 1cSt 厘斯 粘度级别 等级 ISO级别 粘度指数 VI 黏度指数 VI 粘度随温度变化而变化的程度VI高 即粘度随温度变化小 表明润滑油的粘温性能好VI低 则相反 可通过加粘度指数改进剂 改善润滑油的粘温性能粘度指数是以40 C和100 C时的粘度为基准进行比较得出的 工作温度很高或很低的 应选用粘度指数高的润滑油 倾点 倾点 油能流动的最低温度ASTMD97润滑油含有不同数量的蜡质物质 这些蜡质低温时结晶出来 导致润滑油固化 不能流动或倾倒低温流动性的重要指标工作温度低的设备应选用倾点较低的润滑油 柴油的牌号命名就是根据倾点来命名的 如0号柴油 10号柴油等 闪点 ASTMD92 闪点 油蒸气遇明火立即发生闪火现象的最低温度 闪点通常被视为油品的贮存 运输和使用的一个安全指标同时也是润滑油的挥发性指标开杯闪点和闭杯闪点闪点在45 以下的油品为易燃品高温区应选用闪点高的润滑油 齿轮试验机FZG FZG齿轮试验机主要是用来说评定润滑剂的承载能力 按前述的试验方法 当齿轮面出现擦伤达一个齿面宽时的最低加载力级或齿轮的磨损量级差超过10mg的最低加载力级的前一个力级 即是油品的承载能力 分是12级 采用FZG评定齿轮油最为合适 18 齿轮失效的主要形式 1 齿轮折断 疲劳折断机理 a 轮齿受载后齿根处出现最大弯曲应力 b 齿根由于尺寸过渡和刀痕引起应力集中 c 在重复载荷作用下 齿根出现裂缝 扩展 导致齿轮折断 过载折断 受到突然过载或经过严重磨损后齿厚过分薄发生折断 折断部位 斜齿轮沿接触线产生局部折断直齿轮沿齿根折断 齿轮折断 齿轮失效的主要形式 2 齿面疲劳点蚀点蚀产生机理理论上轮齿齿面接触是一条线 由于弹性变形为很小的面接触 全部载荷作用在很小的面积上产生相当大的接触应力 当其超过材料的疲劳极限时 在接触应力的反复作用下 表层产生疲劳裂缝 扩大 连片 剥落 麻窝 点蚀 防止点蚀产生的办法 1 通过热处理增加齿面硬度2 降低齿面粗糙度3 提高齿轮油粘度以增大油膜强度或使用极压抗磨性能更好的润滑油 齿轮失效的主要形式 3 胶合出现在高速重载或低速重载的闭式传动 重载齿面间正压力大 油膜被挤走 金属直接接触 另一方面 重载条件下 损失功率大 产生热量多 温升大 导致接触处瞬时高温 接触在高温高压下焊在一块 齿面粘连 当轮齿继续转动时 较软齿面被撕下 在齿顶和齿根沿滑动方向形成沟纹 防止胶合的办法 a 采用含有油性和极压添加剂的润滑油 b 降低滑动系数 减少模数 增大齿数 c 提高表面粗糙度 齿轮失效的主要形式 4 塑性变形机理 当齿面硬度较低 又处于低速重载条件下 以及起动 过载频繁的传动中 齿面表层材料沿摩擦力的方向发生塑性流动 防止的塑性变形办法 1 采用高屈服强度的材料 提高齿面硬度 2 采用粘度大的润滑油 丹麦一大型风力发电场 使用PAO和矿物型两种齿轮油 出现油泥沉积和齿面点蚀问题 长期得不到解决 决定试用PAG型抗点蚀型风力发电机齿轮箱专用油 期望能够解决此问题 23 微点蚀Micropitting 黑色沉积物Blackdeposits 风力发电机齿轮箱的润滑 24 原用PAO 改用PAG2000小时后 继续运行4000小时后 齿面微点蚀没有增加 油箱保持清洁 原用矿物油 改用PAG2000小时后 继续运行4000小时后 齿面微点蚀没有增加 齿面非接触部分的黑色是使用原来油品时的残余物 的基本性能 25 PAO型合成齿轮油PAO基础油为分子结构单一的C H合成物 综合性能优良 在物理 化学特性的很多方面类似于矿物油 与矿物油相容性好与密封材料 油漆的相容性良好低温流动性好 高温抗氧化性好粘度指数高 抗剪切能力强常用的食品级齿轮油最常见的PAO齿轮油类型 MobilSHCEPseries MobilSHC600系列 MobilSHC320XMPShellOmalaHDBPEnersynHTXCaltexPinnacleEP 的基本性能 26 聚醚型合成齿轮油摩擦系数低 尤其适用于钢 磷青铜摩擦副 蜗轮蜗杆 降低滑动摩擦系数 提高传动效率 节省能耗极性强 与金属表面吸附力很强 抗磨 极压性能优异 甚至不需添加极压添加剂 节省能耗橡胶件 油漆的相容性问题与其它类型的润滑油不相容最常见的PAG齿轮油类型MobilGlyogyle11 22 30 GlyogyleHEseriesShellTivilaSBPEnersynSG XPCaltexSynlubeCLP 矿物油的粘温曲线 27 PAOVSPAG 28 各类基础油的四球磨斑特性 29 润滑剂基础 2014年4月10号 二 发电机轴承的润滑 工况特点 发电机轴承长期运转温度可达80 以上 主要采用轴承润滑脂润滑 对发电机轴承润滑脂的要求 高温性能好 在高温下保持良好的润滑而不流失 还要求润滑脂具有良好的抗磨极压性能 粘温性能好 抗水防锈性能 发电机轴承脂可以选择聚脲基或者是锂复合润滑脂 润滑方式 多采用定期人工加注润滑脂的方式 也有采用自动供脂设备加注 润滑产品推荐 G BesluxLiplexH 1 2SG BesluxLiplexM 1 2SOEM推荐 INDAR GAMESA EHM 2014年4月10号 润滑产品推荐 G BesluxLiplexH 1 2SG BesluxLiplexM 1 2SOEM推荐 INDAR GAMESA EHM 2014年4月10号 三 主轴轴承的润滑 风叶主轴由两个调心滚子轴承支承 工况特点 承受的负荷较大 转速相对较慢 振动及冲动载荷 根据前后轴承结构布置上的差异 可采用油润滑或脂润滑 对润滑剂的要求 足够的油膜厚度能提供良好的承载能力 能吸收振动 良好的耐磨抗极压性能 高粘度指数及良好的低温性能 抗水防锈性能 润滑产品推荐 G BESLUXKOMPLEXWH 2G BESLUXLIPLEXH 1 2SOEM推荐 INDAR GAMESA EHM 极压性 四球实验 一转动球位于三同型号固定球之上 在压力下旋转 转速恒定 润滑油浸浴或润滑脂润滑 逐渐增加压力测试最大无卡咬负荷 Pb 值和烧结负荷值 Pd 和综合磨损值 ZMZ 烧结负荷越大 油品承载能力相对越强 也可通过在一定负荷 转速下测试钢球磨痕直径 mm 以表示油品的抗磨损性能 磨痕直径值越小 抗磨性越佳 与 的性能比较 34 润滑对维修成本的影响 35 机械故障损坏 齿轮润滑油选择错误润滑油温度超标振动超载火灾 大多数火灾原因是轴承温度超标 润滑脂 36 润滑脂 锥入度 锥入度 是鉴定润滑脂稠度的指标 稠度即为软硬程度 在规定质量 150g 在规定温度 25 下标准圆锥体自由落体直入杯内样脂中 经过5S所达到的深度 其单位为1 10mm NLGI等级 000 00 0 1 2 3 4 5 6号 测定 润滑脂锥入度测定法测定 油脂越硬越好吗 一般常将2 3号油脂作为一般性使用号数 而0 1号常见使用于自动润滑油脂添加机中 因其低稠度适合使用于长距离使用 一般错误的观念 常将油脂的稠度视为耐温的程度 以为稠度越高耐温愈高 正确的认知是 稠度越高 其皂基含量越高 而皂基只是将油脂中基础油保持住 以使油脂能维持润滑性 请注意 皂基是不具润滑性 稠度主要是为了加脂的方便 无具体的性能意义 滴点 滴点 润滑脂在规定的加热条件下 从不流动状态到一定流动性的最低温度 对于非皂基稠化剂类的润滑脂 可以没有状态的变化 而是析出油 脂的最高使用温度与滴点有关 油脂速度值 油脂速度值SpeedFactor ndm 在滚珠轴承使用下此数值相当的重要 此数值系考虑基础油与皂基组合后之内部摩擦力 通常此数值需大于 DnValue 轴承数值DnValue 外径 内径 2x轴承转速rpm 轴承 在一定温度下 值与润滑脂基础油粘度选择的关系 常见润滑脂的滴点 增稠剂种类滴点锂基 Lithiumsoaps 170 200钙基 Calciumsoaps 80 100铝基 Aluminumsoaps 100 120锂复合基 LithiumComplex 230 250铝复合基 AluminumComplex 200 260钡复合基 BariumComplex 200 240膨润土 Bentonite 无尿素基Polyurea 无机皂基 250复合磺酸钙 300PTFE 聚四氟乙稀 无复合皂基通常具有较高之滴点 抗氧化 抗蒸气 抗液态等特性 合成油成分则具有更佳之抗高温性 各类基础油的使用温度 短暂可使用低温温度 标准使用温度 短暂可使用高温温度 60 40 20020406080100140160180200240260300 矿物油类 双酯基er 聚alpha烯烃 聚酯类 硅油类 全氟聚醚PFPE 问题 如何选用润滑脂 原则 原则 负载 环境 温度 速度 选择润滑剂的方法 原则 负载 环境 温度 速度 45 2014年4月10号 四 偏航系统轴承及齿轮的润滑 对润滑脂的要求 偏航轴承对润滑脂的极压抗磨性能 低温性能 热安定性及胶体安定性要求较高 偏转齿轮润滑脂则还需要有好的粘附性能和防腐蚀性能 要求在 40 以下仍能有效润滑 工况特点 重载 低速 微动磨损 冲击载荷 南方潮湿 盐雾侵蚀 北方干燥多沙尘 环境温差大 高温 低温 2014年4月10号 润滑部件统计 风力发电机主要润滑点 风力发电机用油 2014年4月10号 案例 中山明阳风电 客户提出的要求 明阳风电的1500S抗台风型风力发电机组是针对南方海边多台风的风况设计 各项技术都达到世界先进水平 同时 采用了进口主要部件 更是保证了风机的15年以上的全使用寿命 风力发电机组由于工作于高处 维修及更换极为不便 需要架设100m400吨的超大型吊机 一旦大部件出现损坏 后果不堪设想 所以风力发电机各部件必须保证良好的维护及使用情况 1 变桨回转轴承 在变桨系统内主要承力的零件是带内齿圈的变桨回转轴承 变桨电机带动小齿轮驱动变桨轴承内齿圈 从而实现变桨动作 在平时 变桨电机制动以保持叶片倾角 由于风有扰动 湍流 并且3个叶片转动过程中由于重力方向的不断改变也会对变桨系统施加载荷 故