递进式干油集中润滑系统在风电设备中的应用

递进式干油集中润滑系统在风电设备中的应用
袁珏;李龙;王琴
【摘要】风电机组的润滑点数量在20～80个不等,使用递进式集中润滑系统是性价比较优的选择.风电机组变桨润滑系统是一种典型的递进式集中润滑系统.风电机组变桨润滑系统采用间隙式定量注脂方式,注脂间隙和单元排量根据风电机组需求订制,间隙时间一般由系统自带PLC进行设置,单元排量由分配器内油腔容积决定.【期刊名称】《风能》
【年(卷),期】2012(000)004
【总页数】3页(P76-78)
【关键词】递进式;集中润滑;风电
【作者】袁珏;李龙;王琴
【作者单位】南车株洲电力机车研究所有限公司风电事业部,湖南株洲412007;南车株洲电力机车研究所有限公司风电事业部,湖南株洲412007;壳牌(中国)有限公司,北京100004
【正文语种】中文
【中图分类】TM614
0 引言
良好的润滑能有效防止风电机组零部件的过早失效，降低修理维护成本，延长风电机组的运转周期，是风电行业可持续发展的重要保障之一。

异步风电机组除自带润
滑系统的发电机、主齿轮箱和主轴轴承外，其开式的变桨系统及齿轮、偏航系统及齿轮也需进行定时润滑。

我国风电场一般地处偏远，后期的人工润滑成本高、效果差，自动润滑系统在风电行业的作用和地位日益凸显。

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1 递进式干油集中润滑的一般原理
1.1 润滑脂的作用
润滑脂的主要功能是降低磨损、减少金属表面的摩擦和腐蚀。

风电机组运行环境严酷，润滑部位分散，对润滑剂有其独特的要求：
（1）在极低温的情况下也能提供可靠的润滑和防护；
（2）工作环境恶劣，需具备优秀的抗水性、氧化安定性和机械安定性；
（3）能有效防止摩擦面的微动腐蚀和摩擦腐蚀压痕。

风电行业常用的Rhodina BBZ和Ceran CA等润滑脂耐用温度范围宽、抗污能力强、防腐防锈效果好。

润滑脂在金属表面粘附力大，能有效形成油膜，用于露天工况的轴承也不易流失，对环境恶劣的摩擦部位能起到良好的防护作用。

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1.2 干油集中润滑系统的分类
由于干油经过工作点后，其中摩擦产生的磨粒及其他污染物很难去除，一般均属于全损耗系统，不再回收利用。

干油集中润滑系统分为手动和自动两类。

手动干油集中润滑系统多用于某些润滑点数不多和不需要经常润滑的单台机器，用人工点动方式供给干油提供润滑油。

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自动干油润滑集中润滑系统由分配器按设置自动供给干油提供润滑，按其分油方式可分为7类，其中应用广泛的是双线式集中润滑系统和递进式集中润滑系统，基本原理如图1所示。

双线式集中润滑系统可使用各种规格和给油量的双线分配器，可向超过1000个润滑点供送油脂。

其零件繁多结构复杂，适用于生产线长、润滑点多的机械设备，如水泥、电子、冶金等行业。

该系统的工作特点是具备2条供油干线，众多分配器
以并联方式接入干线中，可根据预设程序或压差反馈进行切换，实现间歇运转。

图1 双线式集中润滑系统和递进式集中润滑系统1-注脂泵 2-压力管路 3-卸荷管路 4-换向阀 5-主管路 6-双线分配器7-润滑管路 8-润滑点 9-递进分配器 10-支管路
递进式集中润滑系统采用单线供油，经递进分配器按顺序给油。

该系统给油动作为逐个进行，如某一给油点堵塞，后续动作将无法进行，系统会停止工作，因此会于其润滑泵上加装安全阀以监控系统的运行状况。

消耗型递进式集中润滑系统简单灵活，适用于润滑点分散且无需回收润滑剂的开放式系统中，润滑点一般不超过
200个。

风电机组的润滑点数量在20～80个不等，使用递进式集中润滑系统是性价比较优的选择。

1.3 风电机组变桨润滑系统的工作原理
风电机组变桨润滑系统是一种典型的递进式集中润滑系统。

其组成如图2所示。

该系统主要由径向柱塞油脂泵、溢流阀、高压软管、管接头、主分配器、次分配器、润滑小齿轮等元器件构成。

风电机组变桨润滑系统采用间隙式定量注脂方式，注脂间隙和单元排量根据风电机组需求订制，间隙时间一般由系统自带PLC进行设置，单元排量由分配器内油腔
容积决定。

工作前，润滑系统与管路预先加注满油脂。

润滑脂为非牛顿流体，柱塞泵需先进行吸脂泵脂过程。

工作时，润滑系统按设置的周期自动控制柱塞泵内减速电机运动，驱动内部凸轮机构带动柱塞在其缸体内往复运动，吸入定量油脂并将其压入高压软管内。

高压软管将定量油脂压入分配器内，分配器对润滑脂进行顺序分配，并输送至润滑点处进行润滑。

溢流阀起限定系统最高压力的作用，当系统压力超过调定压力时，油脂将从溢流阀溢出或溢回储油罐，保护系统元件和管路。

图2 风电机组变桨集中润滑系统构成图1-柱塞油脂泵 2-溢流阀 3-高压软管 4-
主分配器 5-管接头 6-次分配器 7-润滑小齿轮
风电行业因其环境和工况的特殊性，与一般工业相比，对集中润滑系统有更严格的要求：
（1）注脂泵：设计寿命20年，运行温度范围为-40℃～70℃。

注脂泵需能适应
最大20 r/min旋转运动的离心力及重力作用。

凸轮机构和活塞机构有良好的耐磨性，能保持系统压力的长久稳定。

柱塞泵出油顺畅，出油量恒定。

（2）储油罐：储油罐内的随动压盘需保持良好的耐候性和密封性。

罐口的搅压油机构能有效减少低温下油脂高附着力对于流动性的影响。

油位传感器能有效测定储油罐的油位情况；注脂口加装可拆卸型过滤器，能有效防止杂质进入并方便清洗更换。

（3）递进式分配器：有整块式和分块式两种。

分配器加工精度高，内部柱塞不易出现卡死现象。

分配器用超声波循环清洗，保证无加工残留尘埃。

附带的柱塞探测器能对分配器的工作状况进行实时监控。

（4）润滑管路：接头抗腐蚀性能强，有良好的密封防护，插拔时能防止灰尘进入。

尼龙软管在三层以上，抗折弯能力强。

管路制成后进行酸洗和清洗，并通过高压密封测试和低温抗裂测试，管路的爆破压力不低于800bar。

3 风电集中润滑系统的安装注意事项
风电集中润滑系统的安装过程需经过专业的培训和指导，以保证系统的清洁度和气密性。

过程中有以下两点注意事项：
（1）储油罐腔体加脂前内部不能残余空气，使用专业加脂泵对储油罐和管路加脂，过程中杜绝油脂与空气及灰尘的接触。

（2）分配器安装前需进行压力动作实验，并标定各出油口的油压大小。

根据风电机组各润滑点管路长度，将压力损失较大的管路与出口压力较高的出油口相，以降低润滑系统的工作压力，均衡各润滑点的出油量。

我国风电行业的润滑系统在高海拔、高湿热、风沙大、高盐蚀等各种工况下使用。

润滑系统的发展应致力于实现适应我国环境的工作模糊智能控制。

润滑系统制造商通过收集润滑系统在各类风场不同季节的运行数据和润滑情况变化规律，分析出系统工作周期与环境温度、内部油压变化的离散关系，并输入到润滑系统PLC内。

在润滑泵上加装数据采集卡，于重要部位植入压力送变器、温度传感器等精密测量仪器，实时采集系统运行状况，由PLC接受反馈并对润滑系统进行智能调控，使风电机组各摩擦副长期保持在最佳润滑状态，从而保证风电设备的安全稳定运行。

参考文献
[1]张剑.现代润滑技术[M].北京:冶金工业出版社,2008,1.
[2]成大先.机械设计手册（第五版）单行本-润滑与密封[M].北京:化学工业出版社,2010,1.
[3]黄挺.车载集中润滑系统应用总结及关键技术分析[J].液压气动与密
封,2010,12:10-14.。