從2005年至2010年，中國(guó)的風(fēng)電市場(chǎng)呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)，每年裝機(jī)量幾近翻番。截止到2011年底，中國(guó)的風(fēng)電總裝機(jī)量已經(jīng)在全球排名第一。
風(fēng)力發(fā)電機(jī)作為清潔能源的發(fā)電設(shè)備，會(huì)經(jīng)歷各種環(huán)境的多重考驗(yàn)，如何確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行，除了和設(shè)計(jì)、材料、制造、安裝、維護(hù)等因素有關(guān)，潤(rùn)滑所起的作用不容忽視。文中重點(diǎn)介紹了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳/偏航軸承的潤(rùn)滑要求及配套潤(rùn)滑脂的選擇和測(cè)試方法。
變槳軸承的工作原理是當(dāng)風(fēng)向發(fā)生變化時(shí)，通過變槳驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)變槳軸承轉(zhuǎn)動(dòng)來改變?nèi)~片的迎角，使葉片保持最佳的迎風(fēng)狀態(tài)，從而控制葉片的升力，達(dá)到控制作用在葉片上的扭矩和功率的目的。
偏航軸承的工作原理是將風(fēng)向儀的風(fēng)速與機(jī)艙位置夾角輸入到主控，主控計(jì)算得出偏航角度。偏航電機(jī)開始工作時(shí)，一般由4個(gè)偏航電機(jī)通過偏航減速箱帶動(dòng)偏航軸承旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)整個(gè)機(jī)艙旋轉(zhuǎn)。不偏航時(shí)由偏航剎車片通過液壓制動(dòng)來剎車，使風(fēng)機(jī)機(jī)艙不至于晃動(dòng)，以準(zhǔn)確對(duì)風(fēng)。
變槳/偏航軸承的受力情況復(fù)雜，而且軸承承受的沖擊和振動(dòng)也比較大，因此要求軸承既能承受沖擊，又能承受較大載荷。風(fēng)力發(fā)電機(jī)主機(jī)壽命要求20年，軸承安裝的成本較大，因此要求變槳/偏航軸承壽命也要達(dá)到20年。偏航軸承一般采用四點(diǎn)接觸球軸承結(jié)構(gòu)。變槳軸承一般采用雙排四點(diǎn)接觸球軸承結(jié)構(gòu)。
風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳/偏航軸承的潤(rùn)滑要求
變槳/偏航軸承作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的核心部件之一，如何確保并延長(zhǎng)變槳/偏航軸承的使用壽命，減少不必要的停機(jī)以及降低綜合維護(hù)成本，選擇合適的潤(rùn)滑脂非常重要（圖1）。對(duì)潤(rùn)滑脂的具體要求，總結(jié)起來主要有以下幾個(gè)方面：工作溫度范圍要求在-40℃～+50℃；有效承受高負(fù)載；在冬天低溫條件下能順利啟動(dòng)；抗氧化及長(zhǎng)效潤(rùn)滑的要求，能夠延長(zhǎng)補(bǔ)脂周期，同時(shí)降低年消耗量；防腐蝕的要求，尤其是海上風(fēng)電機(jī)組的防腐蝕；密封兼容性；在自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)中具有良好泵送性能的要求，充分保證在低溫條件下也能及時(shí)輸送足量的油脂；抗摩擦腐蝕的要求，由于變槳/偏航軸承的工況特點(diǎn)是低速高負(fù)載并伴隨小幅振動(dòng)，而小幅振動(dòng)將產(chǎn)生摩擦腐蝕，從而影響到軸承的正常運(yùn)行和軸承的使用壽命，導(dǎo)致運(yùn)維成本大幅度增加。
含白色固體潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑脂特性
福斯公司多年來給眾多世界知名風(fēng)力發(fā)電機(jī)組制造企業(yè)及相關(guān)的軸承配套企業(yè)提供含白色固體潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑脂gleitmo 585 K，歷經(jīng)多年的實(shí)踐應(yīng)用，gleitmo 585 K被證明是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳/偏航軸承潤(rùn)滑的理想選擇。
文中所介紹的“白色固體潤(rùn)滑劑”是指各種無機(jī)化合物，在一定的使用條件下，這些化合物能形成抗摩擦化學(xué)反應(yīng)層。gleitmo 585 K含多種活性反應(yīng)白色固體潤(rùn)滑劑，這些白色固體潤(rùn)滑劑的組合能顯示出協(xié)同效果，加快并加強(qiáng)了抗摩擦化學(xué)反應(yīng)層的形成，確保在苛刻工況下也能達(dá)到卓越的防磨損效果。而聚四氟乙烯（PTFE）和蠟不能形成這種反應(yīng)層，因此并不包含在文中介紹的“白色固體潤(rùn)滑劑”。
摩擦腐蝕會(huì)產(chǎn)生不良變化
摩擦腐蝕導(dǎo)致鐵質(zhì)材料配合表面發(fā)生不良變化。實(shí)踐中，此類磨損常常發(fā)生在通過摩擦和剛性連接的機(jī)械部件上。如果振動(dòng)的振幅較小（小于500μm），這種磨損就稱為摩擦腐蝕，即使零件并非故意地相對(duì)運(yùn)動(dòng)，摩擦腐蝕也會(huì)發(fā)生。事實(shí)上，摩擦腐蝕經(jīng)常通過振動(dòng)來傳遞，如軸承座或軸/套連接。對(duì)于運(yùn)動(dòng)模式均衡一致的零件也是如此，但這種運(yùn)動(dòng)的零件時(shí)常會(huì)緊急啟動(dòng)/停止。
SRV測(cè)試方法（振動(dòng)、摩擦和磨損試驗(yàn)）
與振動(dòng)相關(guān)的摩擦所使用的潤(rùn)滑劑性能數(shù)據(jù)可通過SRV試驗(yàn)機(jī)測(cè)定。試驗(yàn)樣品（平面上放置球體或圓柱體）沿直線做振蕩運(yùn)動(dòng)。試驗(yàn)樣品涂滿潤(rùn)滑脂后，施加縱向機(jī)械載荷作用力，并按照規(guī)定的頻率、設(shè)定的振幅和特定的溫度作為試驗(yàn)條件（圖2）。例如標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值為：50Hz/500μm/300N/+50℃。摩擦系數(shù)μ通過對(duì)摩擦力進(jìn)行測(cè)量計(jì)算。同時(shí)，測(cè)量平面上磨損的體積和深度。通過以上手段收集的試驗(yàn)數(shù)據(jù)能顯示潤(rùn)滑劑的實(shí)際使用性能。
特殊測(cè)試方法——IME RE磨痕測(cè)試
IME RE槽紋測(cè)試（圖3）是德國(guó)亞琛理工大學(xué)機(jī)械構(gòu)件和機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)院（IME Aachen）開發(fā)的試驗(yàn)方法，軸承制造商為多特蒙德（Dortmund）的羅特艾德（Rothe Erde）有限公司。測(cè)試通過作用在四點(diǎn)接觸軸承上的振動(dòng)軸向力，而外圈和內(nèi)圈相對(duì)固定，接觸部分的幾何形態(tài)是點(diǎn)接觸，測(cè)試磨損深度以及防腐蝕保護(hù)特性，同時(shí)可以較高的軸向負(fù)荷與鹽水影響下，對(duì)使用壽命進(jìn)行測(cè)試。隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不斷向大功率機(jī)組發(fā)展，含白色固體潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑脂在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳/偏航軸承潤(rùn)滑上的卓越表現(xiàn)將更加明顯，相信也將受到更多用戶的青睞。
