摘 要：軸承通常是設備中Z不易接近的部件，風電（diàn）機組的軸承部位很容易出現潤滑不（bú）良而（ér）導致各種問題（tí）。本文結合某風電場的實際案例，研究了風電機組主軸和發電（diàn）機高溫故障的解決（jué）方案，結果表明性（xìng）能優異的潤滑脂能明（míng）顯降低軸（zhóu）承溫（wēn）度，減（jiǎn）少軸承磨損，延長設備使用壽命，建議進一步推廣使用。
關鍵詞：軸承高溫故障（zhàng）；潤滑（huá）脂
引言
風電機組軸承故障會有多方（fāng）麵原（yuán）因（yīn），如軸承生產質量欠佳、安裝調試不當、對中不精、外來汙染影響等，而設備全壽命周期的潤滑往往是一個非常容易忽視但卻是十（shí）分重（chóng）要的因素。上有研究表明，過早失效的軸承（chéng）中，至少有36%（中國（guó）的實際數字隻會更高）是由於使用潤滑劑的技術參數不正確或不足以滿足（zú）應用上的要求所引起的，其不可避免（miǎn）的結果是：缺少正確潤滑的軸承將會遠在預期使用壽命到（dào）來（lái）之前就失效（xiào）。而軸（zhóu）承通常是設備中Z不易接近的部件，忽略潤滑就會導致各種問題。
江蘇某公司（sī）所轄風電機組由於運行時間（jiān）已久，目前（qián）機組發電（diàn）機和主軸（zhóu）出現軸承（chéng）報（bào）高（gāo）溫的故障較多。公司於（yú）2018年（nián）11月（yuè）中（zhōng）旬（xún）在位於（yú）江蘇省如東（dōng）縣洋口鎮的某風電（diàn）場，做了4台某1.5MW機組（16#、29#和（hé）14#、33#）的潤滑部位更換油脂工作。
本著科學、嚴謹的工作方式（shì），本次換脂工作分為兩個平行（háng）對比組：同時對兩（liǎng）組各2台風機的各軸承（chéng）潤滑部位加入了全新的K油脂和原裝油脂，並徹底排出了廢舊油脂。
該型（xíng）號1.5MW風機的原裝軸承用脂分別是：主軸為F油脂，發電機為舊款（kuǎn）K油脂，偏航（háng）為E油脂。對14#和33#這2台對比組風機的軸承潤滑部位分別加入全（quán）新的（de）原（yuán）用脂（zhī）。對16#和29#這2台試驗組風機的軸承潤滑部位統一加入全新的新款K油脂。
表1 兩個（gè）平行對比組的各（gè）部（bù）位加脂情況
通過對主（zhǔ）軸和（hé）發電機（jī）部（bù）位的溫控數據分析，現將對比（bǐ）試驗報告匯總如下。下（xià）表2統計了這4台機組的2017~2018年11月和12月的SCADA數據。
表2 各機組發電機轉速≥1800r/min的10min平均數據
從上（shàng）表2中統（tǒng）計數（shù）據可初（chū）步看出（chū）：
1）機艙溫度數據前後差（chà）別（bié）不大。
無論是2018年11月和12月的數（shù）據環比，還是前後（hòu）兩年12月的數（shù）據（jù）同比（bǐ），均（jun1）能看出（chū）機艙（cāng）溫度數據的前後（hòu）差（chà）別不大，因此同（tóng）台風機主軸和發電機的溫度監控（kòng）數據具備充分的可比性。
2）2017年12月的監控數據明（míng）顯少於後麵兩個月份。
4台機組符合篩選條件（發電機轉速≥1800r/min）的監控（kòng）數據中，2017年12月的數據明顯少於後麵兩個月份（fèn），這說明2017年12月該風電場的機組出力不多（duō），可能整月的風速不大等原因（yīn），因此直接反映為：29#、14#和33#這3台風電機組的主軸和（hé）發電機軸承的平均溫度比後麵兩個（gè）月份的平均溫（wēn）度要低很多。
但（dàn）是16#例外。無論縱（zòng）向還是橫向對比，16#風機在2017年（nián）12月的主軸和發電機軸承溫度值都較高，這就（jiù）表示該風機在出（chū）力不多的（de）情況，主軸和發電（diàn）機軸承的溫度值仍然較高，說明16#風機的（de）軸承（chéng）磨損狀況相對來說更加嚴重。
為了科學、嚴謹得考察更換油（yóu）脂對風電（diàn）機（jī）組軸承潤滑的（de）改善情況，這裏對主軸和發電機的溫控數（shù）據做充分的對比分析。
一、主軸
1、環比
2018年11月換脂後，前後兩月的主軸溫控數據環比，匯總整理如下。
表3 機組主軸曆次溫控（kòng）數據環比
備注：表3和表4中的負（fù）值表示溫（wēn）控數據升高，下同。
從上表3可以看出，總（zǒng）體上前後兩月符合條（tiáo）件的出力（lì）次數大致相當，機艙溫度（dù）差固定（4℃左右（yòu）），由於各機組的實際運行狀（zhuàng）況（kuàng）各不相同，不論更（gèng）換何種新油脂，主（zhǔ）軸承的溫控數據大體（tǐ）上環比呈（chéng）下（xià）降趨勢。
試（shì）驗組的主軸前軸（zhóu）承降（jiàng）溫分別達（dá）到2.5℃和-2.1℃，平（píng）均降溫值為0.2℃。後軸承降溫分別達到7.9℃和8.7℃，平均降溫值為（wéi）8.3℃。
對比組的主軸前軸承（chéng）降溫分別達到-4.2℃和4.7℃，平均降溫（wēn）值（zhí）為0.25℃。後軸（zhóu）承降溫分（fèn）別達到11.6℃和-1.1℃，平均降溫（wēn）值為5.25℃。
從主軸溫控數據的環比可以看出：更換全新油脂的一個（gè）月內，克魯勃141與F油脂相比，對改善主（zhǔ）軸前軸（zhóu）承的潤滑效果大致相當（平均降溫的差值為-0.05℃）；對改善主軸後軸承的（de）潤滑效（xiào）果更加（jiā）明顯，兩組後軸承的平均降溫的差值達（dá）到3.05℃。
這表明K141油脂的潤滑效果更（gèng）好，而且還要（yào）考（kǎo）慮到前文所述16#機組的磨損狀況本（běn）身更加嚴重。
2、同比
從（cóng）表4可以看出，總體上前後兩年12月的機（jī）艙溫度基本上差不多，由於（yú）2018年12月符合條件的出力次（cì）數遠遠大於2017年12月，所以即便是4台機組全部更換了全新的油脂，主軸承（chéng）的溫控數據仍然大都顯示同比升高的態勢。
表4 機組主軸曆次溫控數據同比
試（shì）驗組的（de）主軸前軸承降溫分別達到10.8℃和-13.1℃，平均降溫值為-1.15℃。後軸承降溫分別達到8.9℃和（hé）-7.2℃，平均降溫值為0.85℃。
對比（bǐ）組的主軸前軸承（chéng）降溫分別達到-17.9℃和1.1℃，平均降溫值為（wéi）-8.4℃。後軸承降溫（wēn）分別達到-11.9℃和-4.3℃，平均降溫值為-8.1℃。
從主軸溫控數據的同比可以（yǐ）看出：克魯勃141與F油脂相比，對改善主軸前後軸承的潤滑效果非常明顯，兩組前（qián）後軸承的平均降（jiàng）溫的差值（zhí）達到7.25℃和8.95℃。
軸承的潤滑效果（guǒ）改善了（le），能直接反映在溫（wēn）度數據上，一般認為，軸承（chéng）運行溫度（dù）每降低5℃，其使用壽命（mìng）能延長一倍以上。將兩種油脂的環比和同比的對比數據，全麵展示在下麵表5和圖1中。由此可以明顯看出新款K的潤滑（huá）效果遠勝（shèng）於F油脂。而（ér）且還要考慮到前文所述16#機（jī）組的磨損狀況本身（shēn）更加嚴重。
表5 新款K相比F油脂在兩組主（zhǔ）軸上的降溫效果差異
圖1 新款K相比F油脂的降（jiàng）溫（wēn）效果差異
二（èr）、發電機
1、環比
2018年11月換脂（zhī）後，前後兩月的發電機溫控數據環比（bǐ），匯總整理（lǐ）如下。
表（biǎo）6 機組發電機曆次溫控數據（jù）環（huán）比
從（cóng）表6可以看出，總體上前後兩月符合條件的出力次數大致相當，機艙溫度差（chà）固定（4℃左右），由於各機組的實際運行狀（zhuàng）況各不（bú）相同，不論更換何種新油脂，主軸（zhóu）承的溫控數據大體上環（huán）比（bǐ）呈下降趨勢。
試驗組的發電機前軸承降溫分（fèn）別達到16.0℃和-0.3℃，平均降溫值7.85℃。後軸承降溫分別達到16.0℃和-0.4℃，平均降溫值為7.8℃。
對比組的發電機前軸承降溫分別達到1.8℃和1.4℃，平均降溫值（zhí）為1.6℃。後軸承降溫分別（bié）達到（dào）1.8℃和1.5℃，平（píng）均（jun1）降溫值為1.65℃。
從發電機溫控數據的環比可以看出：新舊款K油脂相比，對改（gǎi）善發電機軸承的潤滑（huá）效（xiào）果非常明顯，兩組（zǔ）前後軸承的平（píng）均降溫（wēn）的差值分別達到6.25℃和6.15℃。
2、同比
表7 機組發電機曆次溫控數據同比
從表7可以看出，總體（tǐ）上前後兩年12月的機艙溫度基本上差不多，由於（yú）2018年12月符合條件的出力次數遠遠大於2017年12月，所以即便是4台（tái）機組全部更換了全（quán）新的油脂，發電機（jī）的溫控數據仍然全部呈現（xiàn）同比升高的態勢，不過不妨礙同（tóng）時比較。
試驗組的發電（diàn）機前軸承（chéng）降溫分別（bié）達到（dào）-0.9℃和-17.8℃，平均降溫值-9.35℃。後軸承降溫分（fèn）別（bié）達到-1.5℃和（hé）-18.2℃，平均降溫值為-9.85℃。
對比組的發電機前（qián）軸承降溫分別（bié）達到（dào）-22.9℃和-19.9℃，平均降溫值-21.4℃。後軸承降溫分別達到-23.6℃和-19.8℃，平均降溫值（zhí）為-21.7℃。
從發電機溫控數（shù）據的同比可以看出：新舊K油脂相比，對改善發電機前後軸承的（de）潤滑效果非常明顯，兩（liǎng）組前後軸承的平均降溫的（de）差值達到12.05℃和11.85℃。
綜上，將兩種油脂的環比和同比的對比差異數據，全麵展示在表8和圖2中。可以明顯看出K141油脂的潤滑效果遠勝於132油脂，這也符合（hé）廠家出具的證（zhèng）明文件顯示。
表8 新舊K油脂在兩組發電機上的降溫效果差異
圖2 新舊（jiù）K油脂的降溫效果差異
三、結論
1、在江蘇（sū）某風電（diàn）場某1.5MW機組加裝（zhuāng）試驗（yàn）了全新的新舊款K以及（jí）F油脂，試（shì）驗結果顯示：
1）通過主軸溫（wēn）控數據的對比表明，新款K的潤滑效果遠勝F油脂；
2）通過發電機溫控數（shù）據的對比表明，新款K的潤滑效果遠勝舊款K油脂。
2、一般認為，軸承運行溫度（dù）每降低5℃，其使用壽（shòu）命能（néng）延（yán）長一倍以上。既然試驗數據表明更換性能優異的油脂，對降低風電（diàn）機組軸承（chéng）溫度以及改善（shàn）軸承的潤滑效果非（fēi）常顯著，建議推廣使用，這樣預期能大幅延長設備的使（shǐ）用（yòng）壽命，減少機（jī）組維修費用，降低現場人員的相關運維工（gōng）作量，以及減少相關的非計劃停機時間和損失發電量。
來源：《風（fēng）能產業》2019.05
作（zuò）者：江蘇龍源風力發（fā）電有限公司 劉宇（yǔ）濤，師維，胡曉偉，桂旭，章誌平
北京科環新源工程技術有限公司（sī） 金聲超
