風機主齒輪箱換油方案研究

摘要：風力發電是中國最近幾年迅猛發展的新能源行業，國家給予了諸多的優惠政策支持，倡導發展清潔可再生能源。隨著裝機數量的增多和使用時間的延長，風機的潤滑維護保養逐漸成了重要問題，特別是風機主齒輪箱油的更換方法和步驟。文章對風機主齒輪箱換油進行了探討，并重點介紹了五步換油法。

關鍵詞：主齒輪箱；換油法；預清洗；新油加注；五步換油法；風力發電 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM315 文章編號：1009-2374（2016）36-0026-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.013

國華東臺一期風電場2009年全部并網發電，2013年全部出質保自維護。采用93臺華銳風電機組，機組型號為華銳FL1500、齒輪箱型號為大連重工PPSC1290、傳動比為104.125、額定功率為1700kW、輸出轉數1810r/min。采用兩級行星和一級平行軸作為傳動結構，采用德國賀德克作為潤滑系統，采用殼牌可耐壓S4 GX 320頂級工業合成齒輪油，潤滑方式為飛濺潤滑+壓力潤滑。隨著運行年限的增加，齒輪箱的齒面磨損日益嚴重，需要根據齒輪油檢測報告不定期更換齒輪箱液壓油。

1 風機齒輪箱油更換的目的

探討風機齒輪箱油更換方法之前，首先要搞清楚為什么需要更換，更換的目的是什么？這是因為潤滑油品是有使用壽命的，在齒輪箱運轉過程中，齒輪油形成足夠的油膜把相互嚙合的齒輪隔開，避免齒輪之間的直接摩擦，從而保證齒輪箱的正常運轉。但在此過程中齒輪油也會不斷被剪切、損耗，同時伴隨著在使用過程中的氧化變質，油品的潤滑性能會逐漸下降，直至無法滿足齒輪箱的潤滑要求，所以說油品是有使用壽命的，需要根據風機的運轉時間及油品的性能指標更換油品。

另外，齒輪油在使用過程中，油品氧化會產生油泥，同時會有外界污染物進入，如水分、沙塵等，這些都會影響潤滑效果。更換齒輪箱油的目的是把舊油和油中所含的雜質及其粘附在齒輪、管路等部位的污染物去除，還給齒輪箱一個清潔、良好的潤滑環境，從而讓齒輪箱良好運轉。因國華東臺風電場風機豎立在沿海地區，距離黃海約2km，因此風機運行環境比較惡劣，空氣濕度大，鹽堿含量較高，在日常的運行維護過程中，更需要實時關注齒輪箱潤滑油的情況。

2 市場常見換油方案

2.1 兩步法換油法

所謂兩步法換油就是把舊油排放干凈，直接加入新油，只是前期較多風場采用的換油方案。

操作流程是：舊油排放→新油加注。

該方案優點是操作流程簡單，省時、省力、省成本；缺點是舊油及污染物難以排放干凈，難以完全達到換油的效果。

2.2 三步換油法

三步換油法是指在舊油排放之后加入工作油進行沖洗，然后再加入新油。在兩步法的基礎之上多了工作油清洗環節。

操作流程如下是：舊油排放→工作油沖洗→新油加注。

此方案比兩步換油法多了清洗環節，工作油的消耗量會增加，但舊油及污染物的帶出量會增加，會在一定程度上改善換油之后的潤滑環境，只是介于工作油黏度（VG320）比較大，清洗效果也不會太理想。

2.3 四步換油法

四步換油法是在兩步換油法的基礎上增加低黏度清洗油沖洗的環節。

操作流程是：舊油排放→清洗油沖洗→工作油沖洗→新油加注。

該方案在目前風場齒輪箱油更換時普遍采用的主流方案，該方案所用到的清洗油黏度較低，VG32黏度居多，黏度低、油品流動性好，溶解油污能力有所提升，可以更大程度上溶解并帶出污染物，清洗效果會大大提升，再通過工作油沖洗把低黏度的清洗油帶出，減少清洗油殘留的比例，從而降低低黏度清洗油因殘留而稀釋工作油黏度的影響。此方案也有一些不足之處，因為清洗油黏度（VG32）比工作油黏度（VG320）低太多，無法滿足齒輪箱的工作潤滑要求，所以無法負載運轉，僅僅是“沖”一下，會有一些“死角”和管路沖洗不到，也難以保證完全洗干凈。

3 五步換油法

五步換油法是在四步法的基礎上增加預清洗工序，準備換油之前直接往工作油中加入溶劑型清洗油，該清洗劑有較強的溶解性，可以溶解“死角”及管路拐彎處的油泥及附著物，該產品至少在舊油排放之前24小時加入，加入比例一般為3%～5%（產品不同加入比例不同，建議按照產品使用說明比例加入），加入該清洗劑后風機可正常運轉，不影響風機發電，運轉24～48小時后，再排放舊油，之后的流程與四步法相同。

具體流程是：預清洗→舊油排放→清洗油沖洗→工作油沖洗→新油加注。

3.1 預清洗

準備換油之前幾天，往工作油中加溶劑型清洗劑，此類清洗劑對油污的溶解力極好，溫度越高溶解力越強，比如嘉實多清洗劑SC170就屬于該類產品，市場上也有其他品牌的類似產品，這類產品的導熱系統清洗時普遍用到。在工作的舊油中提前24～48小時加入，參考加入比例為3%～5%（加入比例因產品不同而不同），加入后齒輪箱正常運轉，正常發電，建議加入清洗劑后運轉時間不少于24小時，在運轉過程中可以反復地清洗油品所流過的部位，將油泥和污染物溶解于油中。只是在此過程中，因有大量的污染物溶于油中，會被濾芯過濾，所以要注意濾芯的工作狀態。

3.2 舊油排放

溫度越低潤滑油黏度越高，越難以排放，所以要趁熱排出原齒輪箱舊油，從油箱的最低位置排放，盡量排出干凈。如果能用單向抽油機抽取舊油，就能更大程度上排凈舊油。舊油排放后檢查油箱污染情況及齒輪箱的情況。

3.3 清洗油沖洗

在齒輪箱換油過程中，排出舊油以后，仍會有舊油、老化產物以及其他污染物難以從系統中排除干凈，需要加入低黏度的清洗油或者同工作油黏度的礦物齒輪油進行沖洗，此類油品比工作油成本要低，可以從一定程度上節省成本。沖洗油用量視齒輪箱大小而定或者通過換油車進出循環，然后放出。檢查所放出清洗油的顏色變化，如果顏色變深比較嚴重，建議多沖洗一遍。

3.4 工作油沖洗

清洗油一般采用低黏度的礦物油或者同工作油黏度的礦物油，難以完全排放干凈，如果此時直接加入新油，殘留的清洗油會混入工作油，從而稀釋工作油，影響以后的潤滑效果，所以用清洗油沖洗之后建議用工作油再沖洗一遍，盡可能帶出清洗油，減少殘留比例。用工作油的沖洗方法與清洗油相同。

3.5 新油加注

經過前面的清洗之后，更換濾芯，檢查管路及閥門狀況，如果沒問題就可以直接加入新油了，加入新油時建議經過濾油裝置，如濾油小車或加油車自帶過濾裝置。將新油加到工作液位，如果必要，更換空濾濾芯。一切更換、裝備完畢后，最好不要馬上啟動齒輪箱，因為油品在加入過程中會有氣泡產生，靜止一段時間，讓油品自行排放氣泡，建議不少于30分鐘。

換完油之后的注意事項：（1）風機正常運轉30分鐘之后，對油品進行取樣，作為狀態監控基準數據進行存檔（業主購買油品檢測服務時建議此時進行取樣）；（2）現場快速檢測建議使用在線油品檢測設備。如在線清潔度檢測儀，黏度計等設備；（3）建議風電場在操作完整個齒輪箱清洗步驟后，收集一份油樣作為參考，并在運行6個月之后，再提取一份油樣作油樣分析，與參考樣品的分析結果作對比。之后每年化驗一次油樣，監控主要指標的變化值與變化趨勢，從而判斷油品的使用情況、各項理化指標的變化情況及設備的磨損情況。

4 換油注意事項

4.1 安全第一

風機所處環境多數比較惡劣，換油的操作屬于高空作業且過程較為復雜，因此工作人員必須把安全放在第一位。

（1）嚴格遵守風電場各項安全規章制度；（2）嚴格按照安全作業要求規范進行操作；（3）同一作業面工作人員應不少于2名；（4）作業前必須經過相關安全培訓，并取得相關安全、操作資質；（5）設立安全監督員，安全監督員有權對違章作業進行處罰；（6）風速超過12m/s，不得在出機艙工作；（7）使用提升機必須嚴格按照操作手冊執行；（8）作業過程應嚴格佩戴安全用具和勞保用具。

4.2 防止污染

由于風場環境條件不佳，換油時很可能遇到雨雪、沙塵天氣，而且換油設備有限，風場換油維護人員對潤滑油認識不足，常常在加注過程中造成齒輪油污染，因此建議先在室內對齒輪油進行小包裝分裝以防止新油受到污染，并在運送和加注過程中進行防塵防雨處理。

4.3 控制油位

為了保證正常的油位，在加入系統清洗添加劑之前，放掉齒輪箱內與將加入清洗添加劑量相同的舊油，避免油位過高，導致溢出，造成事故。注入新油后監控風機油位，可能此期間由于齒輪油過濾循環系統的開啟導致油位下降，這時必須注意及時補充新齒輪油。

4.4 過濾器暢通

為了獲得更佳的清洗效果，建議清洗過程中油溫高于30℃，這樣具有更好的清洗效果并可以在相對較低的黏度下可盡量快、盡量多地排出舊油和減少舊油在齒輪等部件上的黏附量。在此過程中，要注意監控過濾系統的運行情況，過濾器可能會被系統清洗劑清洗下來的油泥、沉積物所堵塞，如果壓差過高，須及時更換濾芯。

4.5 清理廢油

由于大部分風機主齒輪箱的底部排油口不是在最低處，需要注意有3%～5%的舊油無法通過底部排油口排出，因此必須使用抽油設備清理這些廢油，以減少清洗油被污染的程度，更好地發揮清洗油的作用。

4.6 嚴防異物

由于風場操作人員粗心而造成異物進入風機齒輪箱，并導致卡死和崩齒報廢的重大惡性事故已有發生，足以引以為戒。因此在清洗換油過程中，一定要注意嚴防抹布、拆卸下來的螺栓和工具等雜物掉入齒輪箱。

作者簡介：刁帥（1986-），男，安徽太和人，國華（江蘇）風電有限公司助理工程師，研究方向：電氣工程及其自動化。

（責任編輯：黃銀芳）