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    浅析兆瓦级风电机组润滑油脂泄漏问题

    2020-09-11
    2016年1月17日,中国风能协会(CWEA)在北京举行的中国风能新春茶话会上公布了2015年中国风电新增装机容量及累计装机容量的初步统计数据。2015年风电新增装机容量同比增长31.5%达到 30.5GW。2015年底累计装机容量突破145GW,对应按年升幅26.6%累计装机容量145GW 已大幅超出风电“十二五”规划制定的100GW的装机容量目标。随着风电行业的高速发展,风电机组的一些问题日渐突出。

    油脂泄露问题

    随着风电机组大功率化的发展,越来越多的机组采用加压式集中润滑系统,该系统结构简单,自动化程度高,能有效解决风电机组转动部分的润滑问题,系统结构如图 1 所示。
    图1 集中润滑系统结构

    但目前风电机组大多存在偏航、变桨轴承润滑废油脂泄露,只有少量废油脂从设计管道流向集油瓶,大部分废油脂从偏航轴承密封圈、变桨轴承密封圈流向结构件外表。在机位附近观察不难发现很多风机叶片、塔筒、直驱式发电机表面都覆盖有一层黑色油脂,风机基础周围地面上也能发现溢出的成团废油脂。

    油脂泄露的危害

    这些溢出油脂的排出方式有以下危害:

    (1)破坏轴承内部的密封性。密封圈损坏后空气、水分进入轴承内部将影响轴承的寿命。

    (2)密封圈损坏以后导致轴承内部压力不均, 因此轴承内部将不能均匀润滑, 某些部位甚至得不到润滑,严重影响轴承寿命和风电机组的安全稳定运行。

    (3)废油脂若从轴承内圈溢出则影响机组的防火性能, 脏滑的工作面也不利于运维人员作业。

    (4)如为直驱机组,油脂覆盖在发电机外表将影响发电机外部散热筋的散热性能。

    (5)影响机组外观,正?;榇右都獾剿咨?。

    (6)不利于环保,废弃油脂溢出到机组周围, 将在一定程度上影响机组周围的生态环境。

    泄漏原因分析
    图2
    图3

    从图2图3以及现场实际经验,总结油脂泄露原因如下:

    (1)油脂泵加脂压力过大。

    (2)轴承密封圈抗压强度不够,承受压力小于废弃油脂排出压力。
     
    (3)废弃油脂排出通道不顺畅。
     
    (4)集油瓶内活塞阻力过大。
     
    (5)轴承结构设计不合理导致油脂泄露。
     
    (6)油脂管道内残余空气未排尽,造成局部压力过大,撑破密封圈。废弃油脂溢出到机组周围, 将在一定程度上影响机组周围的生态环境。

    如何改进

    针对上述原因,逐项做出改进:
     
    (1)润滑系统选型合适,主要是油脂泵和油脂的选择。油脂泵的最大加脂压力不应大于密封圈能承受的最大压力,油脂的稠度事宜太稠会增大加脂压力,且导致加脂不均, 太稀则油、脂分离快易渗漏且润滑效果不理想。
     
    (2)提高轴承制造工艺。特别是密封圈的制造工艺,要求具有耐低温、耐高温、耐磨、抗腐蚀等性能。提高安装密封条处轴承表面的光滑度, 轴承属于转动部位,并且由于风电机组的特殊性,轴承基本处于震动状态,如果轴承表面不够光滑,将大大增加密封圈的磨损。
     
    (3)提高安装质量,机组正常运行前务必排尽润滑系统内部空气。
     
    (4)降低集油瓶阻力。目前采用的集油瓶有两种,一种是通孔集油瓶,废脂排出不受阻力。另一种为活塞式集油瓶,废脂排出需要克服活塞与瓶壁的阻力,而该活塞由于工艺、质量问题很容易卡住,导致废脂不能或很难排出,因此针对活塞式集油瓶应将活塞推至瓶底。
     
    (5)改进目前主流轴承构造。由于风电轴承体积大、运动量少、转速慢且总处于震动中,因此应有别于常规高速轴承。

    结语

    本文对风电机组偏航、变桨轴承油脂泄漏问题,从润滑系统的流程、结构上进行了简要的说明,同时也提出了一些解决方法,在实际中能到起到一定的指导作用。实践也证明现场采取降低集油瓶压力甚至让集油瓶内为负压、加装油脂泵溢流阀等方法能有效解决密封圈漏脂的问题。
     
    来源:《机械化工》

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