淺析兆瓦級風電機組潤滑油脂泄漏問題
2020-09-11 2016年1月17日,中國風能協(xié)會(CWEA)在北京舉行的中國風能新春茶話會上公布了2015年中國風電新增裝機容量及累計裝機容量的初步統(tǒng)計數(shù)據(jù)。2015年風電新增裝機容量同比增長31.5%達到 30.5GW。2015年底累計裝機容量突破145GW,對應按年升幅26.6%累計裝機容量145GW 已大幅超出風電“十二五”規(guī)劃制定的100GW的裝機容量目標。隨著風電行業(yè)的高速發(fā)展,風電機組的一些問題日漸突出。
油脂泄露問題
隨著風電機組大功率化的發(fā)展,越來越多的機組采用加壓式集中潤滑系統(tǒng),該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,自動化程度高,能有效解決風電機組轉(zhuǎn)動部分的潤滑問題,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。
圖1 集中潤滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
但目前風電機組大多存在偏航、變槳軸承潤滑廢油脂泄露,只有少量廢油脂從設計管道流向集油瓶,大部分廢油脂從偏航軸承密封圈、變槳軸承密封圈流向結(jié)構(gòu)件外表。在機位附近觀察不難發(fā)現(xiàn)很多風機葉片、塔筒、直驅(qū)式發(fā)電機表面都覆蓋有一層黑色油脂,風機基礎周圍地面上也能發(fā)現(xiàn)溢出的成團廢油脂。
油脂泄露的危害
這些溢出油脂的排出方式有以下危害:
(1)破壞軸承內(nèi)部的密封性。密封圈損壞后空氣、水分進入軸承內(nèi)部將影響軸承的壽命。
(2)密封圈損壞以后導致軸承內(nèi)部壓力不均, 因此軸承內(nèi)部將不能均勻潤滑, 某些部位甚至得不到潤滑,嚴重影響軸承壽命和風電機組的安全穩(wěn)定運行。
(3)廢油脂若從軸承內(nèi)圈溢出則影響機組的防火性能, 臟滑的工作面也不利于運維人員作業(yè)。
(4)如為直驅(qū)機組,油脂覆蓋在發(fā)電機外表將影響發(fā)電機外部散熱筋的散熱性能。
(5)影響機組外觀,正常機組從葉尖到塔基均為白色。
(6)不利于環(huán)保,廢棄油脂溢出到機組周圍, 將在一定程度上影響機組周圍的生態(tài)環(huán)境。
泄漏原因分析
圖2

圖3
從圖2圖3以及現(xiàn)場實際經(jīng)驗,總結(jié)油脂泄露原因如下:
(1)油脂泵加脂壓力過大。
(2)軸承密封圈抗壓強度不夠,承受壓力小于廢棄油脂排出壓力。
(3)廢棄油脂排出通道不順暢。
(4)集油瓶內(nèi)活塞阻力過大。
(5)軸承結(jié)構(gòu)設計不合理導致油脂泄露。
(6)油脂管道內(nèi)殘余空氣未排盡,造成局部壓力過大,撐破密封圈。廢棄油脂溢出到機組周圍, 將在一定程度上影響機組周圍的生態(tài)環(huán)境。
如何改進
針對上述原因,逐項做出改進:
(1)潤滑系統(tǒng)選型合適,主要是油脂泵和油脂的選擇。油脂泵的加脂壓力不應大于密封圈能承受的壓力,油脂的稠度事宜太稠會增大加脂壓力,且導致加脂不均, 太稀則油、脂分離快易滲漏且潤滑效果不理想。
(2)提高軸承制造工藝。特別是密封圈的制造工藝,要求具有耐低溫、耐高溫、耐磨、抗腐蝕等性能。提高安裝密封條處軸承表面的光滑度, 軸承屬于轉(zhuǎn)動部位,并且由于風電機組的特殊性,軸承基本處于震動狀態(tài),如果軸承表面不夠光滑,將大大增加密封圈的磨損。
(3)提高安裝質(zhì)量,機組正常運行前務必排盡潤滑系統(tǒng)內(nèi)部空氣。
(4)降低集油瓶阻力。目前采用的集油瓶有兩種,一種是通孔集油瓶,廢脂排出不受阻力。另一種為活塞式集油瓶,廢脂排出需要克服活塞與瓶壁的阻力,而該活塞由于工藝、質(zhì)量問題很容易卡住,導致廢脂不能或很難排出,因此針對活塞式集油瓶應將活塞推至瓶底。
(5)改進目前主流軸承構(gòu)造。由于風電軸承體積大、運動量少、轉(zhuǎn)速慢且總處于震動中,因此應有別于常規(guī)高速軸承。
結(jié)語
本文對風電機組偏航、變槳軸承油脂泄漏問題,從潤滑系統(tǒng)的流程、結(jié)構(gòu)上進行了簡要的說明,同時也提出了一些解決方法,在實際中能到起到一定的指導作用。實踐也證明現(xiàn)場采取降低集油瓶壓力甚至讓集油瓶內(nèi)為負壓、加裝油脂泵溢流閥等方法能有效解決密封圈漏脂的問題。
來源:《機械化工》