风力发电机组主轴润滑与废油收集系统的研究

2024年4月7日发(作者：2016款蒙迪欧配置和图片)

风力发电机组主轴润滑与废油收集系统的研究

发布时间：2022-04-19T10:51:02.572Z 来源：《中国电力企业管理》2022年1月 作者： 任丹丹

[导读] 本文根据某风电场双馈风电机组运行实际情况，通过对该机组润滑系统在运行中发现的缺陷、存在的问题等方面研究，提出了在该

类型风电机组主轴是加装润滑与废油收集系统的方法。

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摘要：本文根据某风电场双馈风电机组运行实际情况，通过对该机组润滑系统在运行中发现的缺陷、存在的问题等方面研究，提出了在该

类型风电机组主轴是加装润滑与废油收集系统的方法。

关键词：风电机组 主轴 润滑 收集系统

一、风力发电机组润滑现状

（一）研究风力发电机组润滑意义

风力发电机组属于大型高精度、高价值运转设备，风机的所有轴承、齿轮等部件均处于频繁启停、高负荷连续运转的工况条件下，且

风电场多集中高山、荒野、海滩、海岛等偏远地区，其恶劣的自然环境对设备造成严重侵害，加之设备高度较高，维修保养十分不便。因

此对其保养维护提出更高、更严格的要求非常必要，以确保风力发电机可靠稳定地长期运转。

风力发电机组的变桨轴承、偏航轴承、主轴轴承和发电机轴承是风电机组的重要部件，其转动正常与否直接影响风机运行，该类轴承

受力情况复杂，承受的冲击和振动也比较大，普遍采用稠度近于NLGI--2#的油脂进行润滑。

据统计，轴承使用中的损坏约55%是润滑不良造成的。导致润滑不良的原因常见的主要有润滑油品选择不当、油封密封不严、润滑油

品加注方法不科学、轴承内废旧油脂和磨屑不能及时排出等因素；其中，系统配置递进式分油器堵塞致整套润滑系统瘫痪是目前风电机组

轴承润滑不良的主要因素。另外，废旧油脂不能及时排出，致使废旧油脂和磨屑充满轴承内腔，形成梗阻，阻碍新鲜油脂的顺利注入，使

轴承滚珠表面难以形成保护油膜，持续注入轴承内腔的新油脂在进油口处就胀破油封造成泄漏，轴承不仅失去润滑，而且长期与变质的废

旧油脂和磨屑摩擦，久之将轴承损坏，因此确保轴承润滑系统正常运行就显得非常迫切。

（二）风力发电机组润滑现状

目前，润滑系统在应用上代表性的生产企业主要为瑞典SKF、BIJUR DELIMON集团、德国BAKE，其中SKF约占80%，全部为欧美品

牌垄断。

众所周知，集中润滑技术起源于欧美，而国内集中润滑产业起步较晚，而且企业发展模式多为简单的技术引进和产品复制，还没有带

动力较强的领军企业，产业集聚度尚较低，产业规模市场占有比重还很低。

随着工业的发展，越来越多的企业需要用到润滑设备，因为企业要节省成本，就必须延长机械的使用寿命，就必须要润滑。现如今，

自动润滑设备已经发展到程序控制，比较出名的厂商有美国林肯，生产的自动润滑设备，可以根据风电场的需要，预先输入润滑周期和每

个润滑点的需油量，工人所作的只是将润滑油的容器定时加满，这样在设备工作的过程中，自动润滑系统会根据程序，定期向不同的润滑

点加注不同量的润滑油，这样就真正做到了自动润滑。其中智能集中润滑系统（电脑程控润滑系统）是将信息技术、自动化控制技术、润

滑技术等优化集成的高新技术产品，在设计思想、系统原理、系统结构及硬件配置等方面具有突出的优点，完全取代了传统单线式和双线

式润滑系统。

二、研究选择合适的风电机组润滑方式

（一）风电机组润滑方式比较

对于风力发电机组主轴承润滑周期而言,一般为半年维护一次，手动式润滑存在着长期欠润滑或者过润滑状态；安装自动润滑系统可以

缩短人工加脂时间，大大提高工作效率降低维护成本。对于设备本身而言，自动润滑系统可以提供最优化的润滑效果，使润滑脂可以充分

利用，延长轴承的使用寿命；图一可以充分说明自动润滑相较手动润滑的优势。

图一：自动润滑与手动润滑效果示意图

（二）轴承正常润滑及排油的必要性

润滑系统正常运行的意义主要在于，延长轴承的使用寿命，降低维修更换成本，使风机安全稳定高效的运行。

轴承如果不能很好的保证滚珠表面的油脂薄膜，造成轴承干摩擦并不断产生磨损。如不采取有效措施，预计轴承在几年后将可能出现

损坏的情况；近年来，因变桨轴承润滑系统故障问题出现逐渐上升的趋势。同时废油脂不能及时清除，变硬失效的废旧油脂和磨损产生的

废屑，不仅不能润滑，而且还加速摩擦磨损，短时间工作之后就会出现磨损及损伤，这将使摩擦阻力矩迅速增加，风电机组运行障碍，降

低风能利用率；长期润滑不佳必然导致轴承卡滞，此时不得不高成本更换轴承。

（三）风电机组润滑存在的问题

1、风电机组主轴轴承润滑情况

某公司共有共有上海电气1.25MW机组17台，其中机组的自动润滑系统大部分出现故障，均采用手工注油方式，此种方法增加了风场维

护人员的工作量，轴承内部长期处于过润滑及欠润滑状态，且手动加油存在每次注油量不能得到精确的控制的缺点。机组原设计排油采用

被动式收集，大量废油则遗留在轴承内部，仅少量基础稀油从排油口排出。长此以往，轴承得不到有效润滑，废旧油脂在轴承内部皂化而

磨损，甚至将会出现损坏，在行业内该型机组均出现因润滑不到位导致主轴轴承损坏、主轴后移等情况的发生。

2、主轴承润滑效果不良

主轴承润滑效果不良原因分析：拧开主轴承润滑点接头，观察到润滑点处基本无润滑脂，可推测轴承处于欠润滑状态，需适量向轴承

内补充润滑脂。

因主轴承长期处于承受径向力状态，轴承内油脂一旦缺少，则滚珠表面油膜便难以形成，轴承磨损会加剧。在轴承缺油润滑不良的情

况下，此时轴承内部接近皂化的废旧油脂和风况不良进入轴承内部的颗粒物共同对轴承内表面形成点噬现象，进而转化成面蚀，最后导致

撕裂现象出现，此时轴承将会伴随温度升高及振动加剧等现象发生。轴承长期处于欠润滑状态，不利于滚珠表面油膜的形成，易造成轴承

内部卡滞，降低轴承的使用寿命。

采用自动式集中润滑系统，在程序控制下定时定量的将油脂注入到轴承内，根据主轴承油脂年使用量，可调整系统休止及工作时间，

以便使轴承更好地处于最佳润滑状态。

3、主轴承废油无法排除

主轴承废油无法从排油口排出主要原因是排油口油道较长，油脂排出需克服的阻力较大，而油封的耐压值较小，废旧油脂多从此处溢

出。

长期主轴承废油无法从排油口排出，随着轴承内腔压力升高，废油从油封处被挤出，油脂过多时需人工清理，增加了维护成本；结油

槽内仅收集到了少量基础稀油，大量粘稠剂则遗留在轴承内部，久之会皂化板结，久之将严重影响轴承的使用寿命。

解决此问题可安装智能废油收集系统，在排油口处加装吸排脂器，在程序控制下可定时定量将轴承内部废油吸出，确保吸出与注入量

近似相等。以便达到轴承内油脂的动态平衡。可促使新鲜油脂的注入，油封不再承压，对轴承的运行起到保护作用。

三、自动润滑系统方案论证

经过研究，各风场风电机组润滑系统可以根据实际需要，采用主轴承自动润滑系统（图二），预先输入润滑周期和每个润滑点的需油

量，维护人员只需将润滑油的容器定时加满，这样在设备工作的过程中，自动润滑系统会根据程序，定期向不同的润滑点加注不同量的润

滑油，这样就真正做到了自动润滑。

图二：主轴承自动润滑系统示意图

从目前在运机组来看，风机轴承的排油方法多数是被动式，主要以集油袋或者集油瓶为主，在运行过程中该部件无法从真正意义上收

集到废旧油脂，基础稀油从经密封圈溢出，多数废油则遗留在轴承内部，影响轴承散热的同时，又阻碍新鲜油脂的顺利注入，长期下去影

响轴承的使用寿命，同时在一定程度上加剧火灾等情况的发生。

基于上述的问题现状，研发出将被动式收集方式改为主动式废油收集（图三），通过程序控制可定时定量的将废油从排油口吸出，吸

脂量近似等于润滑系统的注脂量，保证轴承内部油脂的动态平衡，延长其使用寿命。

图三：主轴承废油收集系统示意图

四、研究效果

研究所需的主要设备材料包括润滑泵、动力泵、分控箱、管路附件等，下图确定了主轴承润滑及排脂系统安装位置，并明确了安装的

注意事项，在安装过程中对加装润滑及费油收集部件时安装位置的选择、分控箱等设备电源线、电气故障信号线如何安全可靠的接入风电

机组进行了详细的现场勘查。

现已该风电场上海电气1.25MW机组安装了研究的主轴承润滑及废油收集系统，现场巡检发现安装的集中润滑系统及废油回收系统总体

来说运行效果良好，吸脂器吸出了轴承内的废旧油脂，效果显著；从轴承油封看，油封处没有溢油现象，从而保护了油封，延长油封的使

用寿命为机组人员的维护带来了方便。

本文通过最终研究的主轴润滑与废油收集系统，使风电场风电机组得到有效润滑，避免轴承无法得到有效润滑而损坏，延长使用寿

命，同时减轻维护人员的劳动强度，降低维护成本，节约润滑脂，减少保养及维修次数，以期获得经济效益最大化。