據(jù)風(fēng)電機(jī)組主要零部件可靠性研究表明，在風(fēng)電機(jī)組的故障中電氣和控制系統(tǒng)故障率最高，齒輪箱故障率相對(duì)較低，但通過進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)顯示，電氣和控制系統(tǒng)的故障容易排除，停機(jī)時(shí)間短，而齒輪箱引起的故障難以排出，費(fèi)用大并造成長時(shí)間停機(jī)，最長達(dá)到半月之久(詳見圖 1)。
圖1 風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵部件故障率與故障引起的停機(jī)時(shí)間
從機(jī)組故障引發(fā)的停機(jī)時(shí)間、維護(hù)費(fèi)用與是否容易造成繼發(fā)故障等角度分析，與電氣和控制系統(tǒng)相比，齒輪箱的維護(hù)與可靠性運(yùn)行是風(fēng)電機(jī)組高效工作的核心。Vestas 公司就曾經(jīng)一次性更換了80臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的齒輪箱，損失巨大；Micon 公司因幾千臺(tái)齒輪箱的質(zhì)量問題被迫更換，導(dǎo)致公司破產(chǎn)。
而國內(nèi)、外的應(yīng)用實(shí)踐表明，在風(fēng)電齒輪箱的所有零部件里，軸承是最薄弱的環(huán)節(jié)之一，據(jù)統(tǒng)計(jì)，齒輪箱故障中約80%是由軸承失效所致。雙饋式風(fēng)電機(jī)組齒輪箱基本上都是由行星級(jí)和平行級(jí)組成，對(duì)于輸入端軸承，由于其轉(zhuǎn)速低、負(fù)荷大，導(dǎo)致輸入軸軸承也就是行星架支承軸承的油膜形成往往比較難，摩擦面之間形成邊界潤滑，并且當(dāng)剎車或是其他出現(xiàn)軸向載荷交替變換方向的工況時(shí)，主軸及其后面連接的行星架在軸向可能會(huì)有竄動(dòng)，對(duì)圓柱滾子軸承造成沖擊，產(chǎn)生更大磨損。對(duì)于輸出端主要應(yīng)用圓柱滾子軸承及四點(diǎn)接觸球軸承組合，在高速、低載情況下，圓柱滾子軸承容易出現(xiàn)滾子打滑和滾道滑傷，而球軸承會(huì)出現(xiàn)滑傷和微剝落等損傷。
應(yīng)用實(shí)踐及齒輪箱的各種臺(tái)架試驗(yàn)表明以上各軸承的早期故障多與潤滑不良有關(guān)，主要原因有：
(1) 在低速、高載條件下潤滑劑不能形成有效油膜，磨損量快速增加；
(2) 由于環(huán)境溫度過低，潤滑油流動(dòng)性變差，造成潤滑油無法到達(dá)需潤滑部位而造成磨損；
(3) 由于機(jī)組長時(shí)間運(yùn)行，導(dǎo)致軸承部位油溫偏高，如果潤滑油的高溫粘度小容易造成油膜破壞，提前失效而損壞軸承表面；
為了避免上述情況的存在，并結(jié)合風(fēng)電齒輪箱的工況條件，我公司經(jīng)過近兩年時(shí)間的研發(fā)、試驗(yàn)，開發(fā)出風(fēng)電專用齒輪油SHG320，實(shí)現(xiàn)了對(duì)增速箱齒輪軸承的有效保護(hù)，產(chǎn)品的軸承保護(hù)性能從如下幾點(diǎn)進(jìn)行闡述：
第一，產(chǎn)品具有優(yōu)異的極壓性和抗磨性能，完全通過了FE-8軸承臺(tái)架試驗(yàn)評(píng)定。對(duì)于風(fēng)電機(jī)組齒輪箱中的軸承而言，其使用的潤滑油是否滿足FE 8臺(tái)架實(shí)驗(yàn)是衡量該品種潤滑油能否提供對(duì)其充分保護(hù)的關(guān)鍵。（試驗(yàn)方法DIN 51819-3《潤滑劑的檢驗(yàn) 在滾珠軸承試驗(yàn)裝置FE8的機(jī)械動(dòng)力試驗(yàn) 第3部分:潤滑油、軸向滾柱軸承試驗(yàn)方法》）。
第二，全合成配方設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品具有極高的粘度指數(shù)，確保低溫流動(dòng)性和高溫穩(wěn)定粘度。目前，在用風(fēng)電潤滑油的選擇是按照多40℃溫度下運(yùn)動(dòng)粘度為320 mm2/s進(jìn)行的選擇，而齒輪箱的工作溫度多在55～65℃左右，甚至更高溫度，如何在高溫下滾動(dòng)表面間依舊能保持足夠的油膜厚度呢？我們認(rèn)為，必須選用全合成型潤滑油，例如PAO（聚α-烯烴，第Ⅳ類基礎(chǔ)油），因?yàn)槠漭^高的粘度指數(shù)（粘度隨溫度變化的函數(shù)），粘度指數(shù)越高，粘度隨溫度的變化影響越小，對(duì)軸承的保護(hù)作用越好。
第三，配方中PAO合成油的應(yīng)用，賦予產(chǎn)品具有最適宜的“粘度比k”。粘度比k是一個(gè)表示油膜形成能力的指標(biāo)，以量化的方式確定軸承工作的潤滑條件，公式（2）為粘度比k的計(jì)算公式：
粘度比k=工作粘度V∕參考粘度V1 ------ （2）
式中：工作粘度：潤滑劑在工作溫度下的粘度，由粘溫曲線確定。
參考粘度：在工作溫度下，將滾動(dòng)表面完全分開的最小粘度。
由定義可知，要使軸承得到較好的潤滑條件，k應(yīng)該大于等于1，但粘度比不應(yīng)該過大，否則粘度的增加可能會(huì)使軸承的工作溫度升高。
此外，我公司的產(chǎn)品獲得了風(fēng)電齒輪箱的權(quán)威認(rèn)證——西門子·弗蘭德認(rèn)證，通過了苛刻條件下的FE-8軸承試驗(yàn)，進(jìn)一步證明奧吉娜風(fēng)電潤滑油對(duì)增速箱齒輪軸承的保護(hù)性能。
只有選擇合適的風(fēng)電潤滑油，才能最大限度的保證風(fēng)機(jī)齒輪箱軸承的可靠性運(yùn)行。希望可以通過本文增加現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員對(duì)于潤滑油的認(rèn)識(shí)深度，通過提升潤滑效果不斷降級(jí)故障率、減少計(jì)劃外停機(jī)時(shí)間。
