河北益飞特引擎保护风电应用可行性分析报告

EFECT 益飞特抗摩擦极压金属调理剂在风电行业应用 可行性分析报告 河北益飞特化工科技有限公司 二零一六年七月 一 项目目的 该项目之目的是通过将 EFECT 益飞特抗摩擦极压金属调理剂应 用于风力发电系统中的关键传动机械装备 取得如下明显效果 显著降低摩擦损耗 降低关键部件磨损 减缓震动并降低噪音 避免润滑系统油温明显升高 提高设备极端条件工作的安全性 最终实现如下目标 节能效果良好 风电装备运行状况大大改 善 设备使用寿命延长 维护成本减少 设备的可靠性和耐久性明 显提高 单位发电量明显增加 从而取得显著的经济效益及社会效 益 二 金属调理剂产品简介 2 12 1 产品需求背景产品需求背景 机械设备的摩擦磨损问题广泛存在于钢铁冶金 机械 化工 电力 建材 新能源等工业领域中 国外统计资料表明 摩擦消耗 掉全世界 1 3 的一次性能源 约有 80 的机器零部件都是因为磨损 而失效 而且 50 以上的机械装备恶性事故都起因于润滑失效和过 度磨损 美 英 德等发达国家每年因摩擦 磨损造成的损失约占 其国民生产总值的 1 0 1 4 据由我国著名摩擦学学者谢友柏院士 张嗣伟教授牵头组织实施的 2006 年中国工程院咨询研究项目提供的 调查数据 我国 2006 年摩擦磨损造成的损失约 9500 亿元 由于摩 擦 磨损方面的原因造成机器效率低 事故和维修频繁 振动和噪 声 环境污染以及产品寿命短等问题在我国十分普遍 直接导致了 在能源 材料 时间方面的巨大浪费 因此 大力开发减摩抗磨技术 具有十分显著的经济价值和社 会效益 作为一种性能优异的纳米复合减摩抗磨技术 EFECT 益飞 特抗摩擦极压金属调理剂正是在这一背景下应运而生 2 22 2 产品研发历程产品研发历程 任何军事装备都是由大量处于不同工作状态和环境的零部件构 成的 零部件的接触与运动是实现军事装备特定功能的最基本要素 其摩擦副表面的微损伤是导致零部件磨损失效并最终使军事装备丧 失战斗功能的重要原因 因此 以减摩抗磨为目标的金属调理剂的 研发最早始于军方需求 早在二战时期 美国开始研发抗摩擦金属 调理剂 最早主要用于制造武器的切割和机床业 旨在减少发动机 和齿轮箱的摩擦 越战时期更是用于降低发动机的水平翼的磨损及 噪音 70 年代美国太空总署 NASA 的零故障太空机械操作计划 的机械科学家 化学家 冶金学家协同攻关 经过上百次的实验摸 索 最终改良发明了性能更优的抗摩擦金属调理剂 当时的名称为 ENERGY RELESE 意义为 能量释放 全名为 超强力抗摩擦 含铁金属表面瞬间处理剂 随着时代的发展 越来越多的摩擦副在极端条件例如高温 高 压 高速 重载以及腐蚀介质等苛刻工况中工作 超负荷 高温等 苛刻使用条件 造成装备摩擦副的接触和润滑状态急剧恶化 导致 摩擦副表面因产生直接接触或润滑失效而发生损坏 这就为以减摩 抗磨为目标的金属调理剂提出了更高要求 而纳米技术的出现则为 研制性能更加优异的金属调理剂提供了可能 河北益飞特化工科技 有限公司 联合多家大学及科研机构的化学 摩擦学 材料学 纳 米科学等领域的专家教授 历经数年上千次的实验研发 终于全面 突破了原金属调理剂产品的技术瓶颈 成功研发出具有完全自主知 识产权的性能优异的新一代金属调理剂产品 该产品被正式定名为 益飞特抗摩擦极压金属调理剂 并于 2013 年申请国家发明专利 并顺利授权 三 产品应用现状及成效 新一代金属调理剂产品 益飞特抗摩擦极压金属调理剂 自问 世之初 因其卓越的摩擦学性能 即在众多工业领域显示出广泛的 应用前景 迄今为止 该产品已在多种工业生产设备得到应用 并 已取得显著的经济和社会效益 赢得了良好的声誉 据不完全统计 迄今为止已使用的 益飞特抗摩擦极压金属调 理剂 的工业生产设备包括风机 减速机 增速机 发动机 凝结 水泵 空压机 变速箱等 应用的油品类型包括各种润滑油 变速 箱油 齿轮油等 实际使用情况表明 益飞特抗摩擦极压金属调理剂 与各种 油品混合 相容性达 100 在各种高 低温设备中使用 物理化学 性质极其稳定 益飞特抗摩擦极压金属调理剂 在各种工业设备应用后均取得 到了多种有益效果 主要包括 1 油温有不同程度下降 说明调理剂的添加改善了摩擦副的接 触状态 降低了摩擦系数 2 工业设备的震动和噪音有不同程度的降低 3 提高了设备工作效率 如功率提高 单位时间做功均有不同 程度增加 4 不同程度地延长了换油周期 同时延长了设备使用寿命 2 5 倍以上 5 设备的可靠性明显提高 典型应用实例典型应用实例 车辆运输行业 EF 能够有效降低发动机及变速箱的的摩擦力高达 75 带来的 直接效果是 汽车燃油经济型提高 8 24 实际检测 汽车尾气 排放的污染物 颗粒物 氮氧化合物 硫化物等降 30 40 在汽车后市场得到非常完美的使用体验 在多年的使用过程中 首先 零故障 安全性得到百分百认可 未发生一起不良反应 时间使用过程 平均节约率提高 8 24 在实际使用过程中发生过多次极端情况 都能很好的保护发动机 1 一辆江淮瑞鹰汽车 形式过程中托底造成机油缺失 因以前加入 EF 发动机得到很好保护 车主在不知机油缺失的情况下开 60 公里 回 4s 店维修 未发生任何损坏 2 一辆进口大众途锐在使用 EF 后两年忘记保养 造成无机油行驶长 达两年 未发生任何损坏 3 一辆奥拓汽车使用 EF 后 汽车涉水造成发动机进水开回 4s 店 为发生损坏 4 有上万辆车使用 EF 后噪音降低 动力提升 不同车型百公里节油 1 3 升 总结 在所有的柴油 汽油车中都会产生如下明显效果 1 节省燃油 减少排放 2 降低噪音减少磨损 3 提升动力 增加驾驶乐趣 使用 EF 后所以车辆都会产生经济效益和社会效益 电力行业 电厂设备的大修费一般都是成百万元甚至上千万元的巨大开支 毫无疑问 凡状态维修的电厂 是很在乎延长设备寿命的 从电厂具体的设备讲 除了主机外 辅助传动机械最多的是水 泵 空压机之类 工厂首先要考虑确保设备正常运行 特别是夏季 机器温度能够低 1 也是求之不得 此时的益飞特金属调理剂就 能一显身手 当然 电厂也有节能的要求 每年电厂都有具体的节电指标 只要摩擦系数下降 就进入了良性循环 摩擦力 噪音 温度 震 动等都会改善 根据能量守恒定理 工作电流也一定会下降 节电 效果是肯定的 以宝钢自备电厂日本三菱重工 35 万瓩汽轮电机组中的 86RND 型凝结水泵为例 在 20 汽轮机油中加入 6 的益飞特金属调理剂 后 电流下降 6 15 每小时节电约 20KW 每日节电 480KW 每 年节电 12 72 万 KW 所省电费大于 10 万元 水泥行业 我国水泥年产量已超过 10 亿吨 位居世界第一 安徽芜湖的一 家水泥厂 有台 1000 瓩 D1250 型大型水泥磨 其减速机的齿轮发 生了齿面点蚀 早期磨损现象 此机一次需加齿轮油 1500 公升 更换一个齿轮需要十几万元 而该水泥磨由我国的万人大厂 洛阳矿 山机械厂制造 现为中信重型机械公司 公司的齿轮研究所召集 各路专家会诊 综合比较了国内外多家金属调理剂产品 最后选用 益飞特金属调理剂 使用以后一个月 发现齿轮面光洁度明显提高 原来的点蚀坑周边边缘变得光滑 手感良好 并且再也没有发现新 的研伤和点蚀现象 而且油温下降了 4 说明其摩擦系数已大大 降低 同时电机工作电流由 93 安培降到 90 安培 以每年工作 7000 小时计算 节电费可达 20 万元 此外 益飞特金属调理剂在天津某电厂的磨煤机减速齿轮上使用 得到同样鼓舞人心的验证 磨煤机平均电流由 54 27 安培 降为 53 35 安培 磨煤机单耗电流 A KG S 由 6 53 安培降为 5 60 安培 以一年运行 5400 小时计算 全年可节约用电量 4 995 万瓩 节电效 果显著 另外 益飞特金属调理剂加入后 预计磨煤机减速机的大修周 期可以延长一倍 经济效益更为可观 表 1 部分用户应用益飞特金属调理剂节电效果一览表 单单 位位使使 用用 设设 备备效效 果果 和和 利利 益益 宝钢集团自备电厂反渗透 B 空压机电流下降 6 69 上海机床厂JR127 8 130 瓩 20m3压缩机电流下降 16 1 济南钢铁公司T4000 4 1430 4000 瓩抽风机 电流下降 12 5 每年节约电费 143 49 万元 天津杨柳青电厂10 磨煤机减速机齿轮 单耗电流下降 14 24 一年节电 4 995 万瓩 中信重型机械公司 白马山水泥厂 4 水泥磨 D1250 减速机 1000 瓩 电流下降 3 23 全年节能 20 万元 中国纺织大学准摆线行星齿轮减速机功率损耗减少 15 宝钢集团自备电厂2A 前置泵电流下降 3 29 宝钢集团自备电厂2B 前置泵电流下降 6 13 宝钢集团自备电厂2B 低加疏水泵电流下降 11 6 宝钢集团自备电厂2A 凝结水泵电流下降 6 15 宝钢集团自备电厂2B 凝结水泵电流下降 6 15 宝钢集团自备电厂2C 凝结水泵电流下降 7 7 西安灞桥热电厂 BII 6 8 4 给水泵 节电率 4 76 西安灞桥热电厂Y280N 4 2 冲灰水泵节电率 3 04 天津杨柳青电厂FA1056 前置泵电流下降 4 2 天津杨柳青电厂NS250 250 凝升泵电流下降 6 7 中国纺织大学D1203 环锭纺纱锭子功耗下降 9 1 国家缝纫机检测中心GC5550 平缝机 电流下降 13 9 扭矩降低 45 2 无锡市第一纺织厂71 80 10 台机车 1293 型细纱机 节电率 6 2 全年节约电费 60 万元 综上所述 在工业企业中所有使用的润滑设备 在按一定比例 添加 EFECT 益飞特抗摩擦极压金属调理剂后均取得了良好的经济效 益和社会效益 且近期效益及远期效益都很显著 四 产品作用原理 EFECT 益飞特抗摩擦极压金属调理剂 以下简称益飞特 EF 是一种粘稠状 透明 无色 几乎无味的一种纳米添加剂 比重为 1 18g cm3 EF 本身不是一种润滑剂 也不是一种润滑油添加剂 它 与润滑油不发生直接反应 因此 EF 的添加极其安全 对润滑油本 身性质及功能无任何影响 实际应用也表明 EF 在使用过程中 没 有出现过一次添加不良反应现象 可是说是使用 零风险 这是 由 EF 的作用原理决定的 EF 本身是一种纳米高分子复合物 它是利用高分子材料的结构 易转变性 通过温度与载荷双重作用下的热激活来实现减摩抗磨乃 至自修复作用的 实际使用过程中 EF 以润滑油作为载体进入到摩擦副界面 在 摩擦副相互运动过程中 EF 分散到摩擦接触区 当接触区温度大 于 38 摄氏度时 EF 在摩擦热及压力的共同作用下被热激活 其自 身所含的离子态高分子纳米化合物就会发生瞬间结构转化 其转化 产物填补摩擦接触区凹坑 20 400 纳米 同时 转化产物与相邻 摩擦副材料之间发生成分互扩散 改变了该接触区原摩擦副材料的 成分及微观结构 从而形成了生成一层与摩擦副材料牢固结合的保 护膜 3 5 微米 该保护膜结构呈非晶态 具有典型金属非晶材料 的高硬度特点 高硬度加之与摩擦副材料结合牢固 可确保保护膜 在长期的工作过程中不易脱落 从而确保优异的耐磨性 同时 所 形成的保护膜结构致密且表面光滑 可使摩擦接触区表面光洁度提 高 75 以上 从而极大改善了摩擦副之间的接触状态 使摩擦系数 大幅降低 摩擦力下降 75 以上 图 2 示出的是摩擦副原表面的形貌照片 可以看出 尽管进行了 精密加工 但在显微镜下仍可观察到 摩擦副表面仍然相当粗糙 布满了尺寸在 20 400 纳米范围的大大小小的凹坑和缝隙 图 2 摩擦副表面形貌 图 3 是利用透射电子显微镜技术观察到的 EF 极压抗磨金属调理 剂的微观形貌照片 放大倍数 18 万倍 可以看出 EF 极压抗磨 金属调理剂为粒径极小的纳米颗粒 其平均粒径仅为 15 纳米 同时 更为重要的是 EF 极压抗磨金属调理剂纳米颗粒的分散性很好 无 明显团聚现象 良好的分散性无疑对于 EF 在使用过程中发挥纳米尺 度效应 进入摩擦接触区并快速填充表面凹坑或缝隙 形成保护膜 是十分有利的 图 3 EF 极压抗磨金属调理剂的电子显微照片 图 4 给出的是加入 EF 后摩擦副磨损表面形貌照片 不难看出 摩擦副表面的磨痕很浅 意味着磨损程度很轻微 与摩擦副材料原 表面形貌 图 2 相比 磨损后的表面更加平整 光滑 原有的凹 坑或缝隙几乎全部被填平消除 表明 EF 极压抗磨金属调理剂拥有极 佳的磨损修复作用 图 4 磨损表面形貌照片 五 产品安全性分析 EF 极压抗磨金属调理剂在多年的推广应用中 已取得良好的经 济效益和社会效益 更为难能可贵的是 在上万次的机械设备添加 及使用过程中 从没有发生过一例机械设备损坏事故 也未出现任 何安全隐患 取得了 零 副作用的效果 充分表明该产品具有可靠 的安全性 EF 极压抗磨金属调理剂的高安全可靠性源于如下因素 1 EF 作用原理是通过形成独特的保护膜来提高磨损表面的光洁 度及硬度 致使摩擦系数降低和耐磨性提高 从而确保设备的使用 寿命延长及安全性明显增加 2 EF 自身物理性质稳定 见表 2 其所有组份均不含任何化 学性质及物理性质不稳定的物质 在光照 高温 低温等环境下均 能保持性质稳定不变 表 2 EF 物理性质测试结果 测试项目名称 单位测定值备注 运动粘度 40 mm s 281 81GB T265 运动粘度 100 mm s 16 42GB T265 闪点 开口 230GB T3536 凝点 22GB T510 铜片腐蚀 100 3h 级1GB T5096 密度 20 g cm 1 201GB T1884 3 EF 与润滑油相容性好 在实验室采用 3 20 不同比例的 EF 和各种品质的润滑油混合后 润滑油的性质没有明显变化 表明添 加 EF 对润滑油本身无任何影响 六 产品在风电行业应用的可行性 6 16 1 前期风电行业应用案例简介前期风电行业应用案例简介 为验证 EF 极压抗磨金属调理剂在风电行业应用的有效性 该产 品曾在倍加州风力发电中心 美国 GE 风力发电机上实际应用使用 应用对象是风力发电机的增速箱 变桨电机轴承油脂等部位 应用 结果表明 EF 极压抗磨金属调理剂在风电行业使用安全可靠 未对 设备的实际运行产生任何不良影响 而且 添加 EF 使有效总发电 量提高近 20 延迟换油周期 1 倍以上 设备停机维修总次数减少 25 整体增加使用寿命 2 倍以上 极大提高了风力发电设备的发 电效率和安全稳定寿命 据此 可推断 EF 极压抗磨金属调理剂在风电行业具有广阔的应 用前景和巨大的应用潜力 6 26 2 风电行业应用的效益分析风电行业应用的效益分析 EF 极压抗磨金属调理剂在风力发电机组应用 可产生如下几方 面的益处和经济效益 1 EF 是在极端工作情况下唯一能够保护风电发动机组的产品是在极端工作情况下唯一能够保护风电发动机组的产品 对于风力发电机组而言 当齿轮箱或者轴承等部位发生漏油或 者润滑油缺失造成的极端情况 如果处理不及时 齿轮箱或者轴承 等部位会发生过载 造成磨损损坏 严重的甚至会发生火灾等危害 造成设备损坏及人员的伤亡 损失巨大 如发生此类事故 直接造 成损失就可能超过近千万元 根据使用 EF 的既往经验 使用 EF 可直接降低摩擦力 75 原 因在于 EF 可以在摩擦副表面形成非晶态保护膜 这样 即使在无 油润滑的干摩擦条件下 其摩擦力也要明显低于单纯使用未加 EF 的润滑油时的摩擦力 因此 设备的安全性明显提高 以往所有实 际应用 EF 案例均保持了 0 故障率的傲人业绩 也进一步验证了 EF 的卓越效果 据此可以得出结论 在风电机组中使用 EF 可以直 接降低乃至消除设备运行中的安全隐患 特别是在极端缺油 润滑 条件极其恶劣的条件下更能全方位的保护机组的正常运行 由此带 来的直接经济效益就可达近千万元 经济效益和社会效益将非常可 观 2 EF 可显著延长风电发动机中关键设备可显著延长风电发动机中关键设备的工作寿命的工作寿命 如 在风力发电机增速箱润滑系统加入 EF 可大幅提高增速箱 内各摩擦点的光洁度 显著改善各摩擦点的接触状况和减缓摩擦损 伤 可延长设备使用寿命 2 3 倍 如单台发电机组设备采购及安装 成本按 1000 万人民币计算 设备使用寿命的大幅延长极大降低了设 备采购及安装费用 避免了重复投资 节约资金至少一倍以上 经 济效益十分明显 3 EF 可显著降低风电发动机中可显著降低风电发动机中关键设备的故障发生率 关键设备的故障发生率 风力发电机工作过程中的主要磨损单元为相关的轴承和齿轮箱 增速箱等 在所有这些磨损单元的润滑系统添加 EF 后 会显著降 低易磨损部位的摩擦损伤 提高其耐用性 从而降低设备故障发生 率 以美国加州风电为例 使用 EF 后 机组停机维修总次数减少 25 减少单次维修的人工及物料成本 每台风机液压油更换人工 成本也减少 1500 元 3000 元左右 各个部位油脂及液压油的更换及 维护周期也延长 使维护成本降低 50 以上 4 EF 可显著延长风电发动机中可显