齿轮箱润滑油特性及其影响因素

齿轮箱润滑油特性及其影响因素

周淑梅杨怀宇

（国电联合动力技术有限公司北京邮编100039）

摘要：主齿轮箱是双馈型风电机组的核心部件，其可靠性往往直接影响了风电机组的发电效率和使用寿命。而润滑对齿箱的性能保证起着至关重要的作用，良好的润滑状态可以大大提高齿箱的工作状态和使用寿命。本文从齿轮箱润滑油粘度、氧化性、耐水性、清洁度、过滤性等方面的性能及其影响因素进行分析，从而对使用维护过程起一定参考作用。

关键词：风电齿轮箱；润滑油；影响因素

The Characteristics and Influencing Factors of Gearbox Oil

Zhou Shumei, Yang Huaiyu

Guodian United Power Technology Company Ltd. Beijing 100039

Abstract: The main gearbox is the core component of the double-fed wind turbine, the reliability of which is often a direct impact on power generation efficiency and service life of wind turbine. The lubrication plays a vital role on gearbox and good lubrication condition can greatly enhance the working state and life of the gearbox. Now, we will analyze the performance and influencing factors of gearbox from the viscosity, Oxidation stability，water resistance, cleanliness, filtration performance and so on, that will offer the reference on the maintenance process.

Key words: Wind turbine gearbox；Lubrication ；Influencing factors

1概述

风能是世界上最丰富的可再生能源之一。这种可再生的能源利用模式过去几年在全球都得到了迅猛的发展。带动发动机运转的主变速箱可以说是齿轮传动型风机的心脏。由于对整个系统的正常运作至关重要，主变速箱的设计和制造通常都非常先进，也因此往往造价不菲，而一旦发生故障，更换主变速箱要付出更昂贵的代价。因此良好的润滑状态可以大大提高齿箱的工作状态和使用寿命。2齿轮箱润滑油特性

润滑油的主要功能是减小相对运动面的摩擦和磨损，并带走运动过程产生的热量。这就需要有足够的油膜以分开接触表面，同时适当的添加剂最大减少热和氧化降解，并促进抗磨损性能。润滑油是由基础油加添加剂组成，基础油具备润滑的基本特性和某些使用性能，但仅仅依靠提高基础油的加工技术，并不能生产出各种性能都符合使用要求的润滑油，为弥补润滑某些性质上的缺陷并赋予润滑油一些新的优良性质，润滑油中要加入各种功能不同的添加剂，其主要作用可以改变润滑油

的物理性能，还可以增加或增强润滑油的化学性能，如抗氧抗腐等。

其主要特性如下：

2.1抗微点蚀

微点蚀现象发生的机理一般认为是由于低速重载齿轮的啮合齿面间多呈混合或边界润滑状态。在齿轮啮合过程中，由于两齿面微观结构的波峰发生直接接触，并在较高的接触及剪切应力和相对摩擦作用下，导致齿面局部温度升高，油膜或化学反应膜破裂，进而产生复杂的弹塑性变形，在此过程中也就产生了齿面表面的微小裂纹和材料转移。

齿轮润滑油对微点蚀的保护功效的高低是一般通过FV A54微点蚀（FVA54MicropittingTest）来测量的。润滑油对抗微点蚀的评估是其齿面变形，微点蚀面积占的百分比和重量损失来评估，润滑油被分为不同的等级，用数字和高/中/低耐久性来表示。各大齿轮生产商都会建议维护人员使用至少是“=10高”等级的润滑油。

2.2抗磨损和轴承保护

磨损主要是由滑行齿面间的材料移动造成。当齿轮油的油膜厚度不够时就会造成齿轮间金属部件的接触。如果磨损一直持续下去，就不得不过早的更换齿轮。FZG磨损测试利用标准的齿轮机组在不同的温度和速度下测试抗擦伤和抗磨损性能。润滑油的等级根据其失效级数（FLS）而定，相关厂家建议使用失效级数大于14的润滑油。

由于润滑油质量差而损坏轴承也是导致变速箱停机最为常见的原因之一。风机齿轮油的FAGE8四级测试可在不同的负荷、速度和温度条件下对轴承上的润滑油的性能进行测试。润滑油的等级由这四级测试的总体结果从1到5不等。1级表示该润滑油可为轴承提供极佳的保护。

2.2粘度

粘度是润滑油在各种高温和低温环境下保持其粘稠性的能力。可以通过粘度指数来进行评估，建议选择粘度指数在160及以上的产品。

2.3耐水性

鉴于风力发电机工作原理，我们不可能将润滑油和水完全隔离开来。当风轮机叶片转动时，齿轮箱的工作温度将高达90摄氏度。当叶片停止转动时，齿轮箱将逐渐冷却并从空气中吸收水分或湿气。当它开始“呼吸”的时候，水分就会进入齿轮箱。水进入齿轮箱后，会稀释、分解润滑油，并导致残留物的产生，损坏齿轮箱。

为了防止出现耐水性问题，应当选用一款不易保留住水分的齿轮润滑油。同时，如果润滑油能在包含少量水分的情况下为设备提供充分保护，那就更完美了。润滑油的耐水特性可以通过ASTM

D1401来评估，该试验能够测量润滑油排除水分的能力，其测量结果以时间为单位（分钟）。维护人员应当选用分值为“15分钟”或更短时间的润滑油。

2.4过滤性

齿轮油的过滤性指的是齿轮油在实际的运行条件下通过过滤器，同时不会堵住过滤器的能力。良好的过滤性能对过滤器滤芯的更换有很大的影响。

一般来讲，过滤性指标都是以微米级（μ）为单位。润滑油的过滤性会根据其干湿状态而发生变