摘　要：轴承通常是设备中Z不易接近的部件，风电机组的轴承部位很容易出现润滑不良而导致各种问题。本文结合某风电场的实际案例，研究了风电机组主轴和发电机高温故障的解决方案，结果表明性能优异的润滑脂能明显降低轴承温度，减少轴承磨损，延长设备使用寿命，建议进一步推广使用。

　　关键词：轴承高温故障；润滑脂

　　引言

　　风电机组轴承故障会有多方面原因，如轴承生产质量欠佳、安装调试不当、对中不精、外来污染影响等，而设备全寿命周期的润滑往往是一个非常容易忽视但却是十分重要的因素。上有研究表明，过早失效的轴承中，至少有36%（中国的实际数字只会更高）是由于使用润滑剂的技术参数不正确或不足以满足应用上的要求所引起的，其不可避免的结果是：缺少正确润滑的轴承将会远在预期使用寿命到来之前就失效。而轴承通常是设备中Z不易接近的部件，忽略润滑就会导致各种问题。

　　江苏某公司所辖风电机组由于运行时间已久，目前机组发电机和主轴出现轴承报高温的故障较多。公司于2018年11月中旬在位于江苏省如东县洋口镇的某风电场，做了4台某1.5MW机组（16#、29#和14#、33#）的润滑部位更换油脂工作。

　　本着科学、严谨的工作方式，本次换脂工作分为两个平行对比组：同时对两组各2台风机的各轴承润滑部位加入了全新的K油脂和原装油脂，并彻底排出了废旧油脂。

　　该型号1.5MW风机的原装轴承用脂分别是：主轴为F油脂，发电机为旧款K油脂，偏航为E油脂。对14#和33#这2台对比组风机的轴承润滑部位分别加入全新的原用脂。对16#和29#这2台试验组风机的轴承润滑部位统一加入全新的新款K油脂。

表1 两个平行对比组的各部位加脂情况

　　通过对主轴和发电机部位的温控数据分析，现将对比试验报告汇总如下。下表2统计了这4台机组的2017~2018年11月和12月的SCADA数据。

表2 各机组发电机转速≥1800r/min的10min平均数据

　　从上表2中统计数据可初步看出：

　　1）机舱温度数据前后差别不大。

　　无论是2018年11月和12月的数据环比，还是前后两年12月的数据同比，均能看出机舱温度数据的前后差别不大，因此同台风机主轴和发电机的温度监控数据具备充分的可比性。

　　2）2017年12月的监控数据明显少于后面两个月份。

　　4台机组符合筛选条件（发电机转速≥1800r/min）的监控数据中，2017年12月的数据明显少于后面两个月份，这说明2017年12月该风电场的机组出力不多，可能整月的风速不大等原因，因此直接反映为：29#、14#和33#这3台风电机组的主轴和发电机轴承的平均温度比后面两个月份的平均温度要低很多。

　　但是16#例外。无论纵向还是横向对比，16#风机在2017年12月的主轴和发电机轴承温度值都较高，这就表示该风机在出力不多的情况，主轴和发电机轴承的温度值仍然较高，说明16#风机的轴承磨损状况相对来说更加严重。

　　为了科学、严谨得考察更换油脂对风电机组轴承润滑的改善情况，这里对主轴和发电机的温控数据做充分的对比分析。

　　一、主轴

　　1、环比

　　2018年11月换脂后，前后两月的主轴温控数据环比，汇总整理如下。

表3 机组主轴历次温控数据环比

　　备注：表3和表4中的负值表示温控数据升高，下同。

　　从上表3可以看出，总体上前后两月符合条件的出力次数大致相当，机舱温度差固定（4℃左右），由于各机组的实际运行状况各不相同，不论更换何种新油脂，主轴承的温控数据大体上环比呈下降趋势。

　　试验组的主轴前轴承降温分别达到2.5℃和-2.1℃，平均降温值为0.2℃。后轴承降温分别达到7.9℃和8.7℃，平均降温值为8.3℃。

　　对比组的主轴前轴承降温分别达到-4.2℃和4.7℃，平均降温值为0.25℃。后轴承降温分别达到11.6℃和-1.1℃，平均降温值为5.25℃。

　　从主轴温控数据的环比可以看出：更换全新油脂的一个月内，克鲁勃141与F油脂相比，对改善主轴前轴承的润滑效果大致相当（平均降温的差值为-0.05℃）；对改善主轴后轴承的润滑效果更加明显，两组后轴承的平均降温的差值达到3.05℃。

　　这表明K141油脂的润滑效果更好，而且还要考虑到前文所述16#机组的磨损状况本身更加严重。

　　2、同比

　　从表4可以看出，总体上前后两年12月的机舱温度基本上差不多，由于2018年12月符合条件的出力次数远远大于2017年12月，所以即便是4台机组全部更换了全新的油脂，主轴承的温控数据仍然大都显示同比升高的态势。

表4 机组主轴历次温控数据同比

　　试验组的主轴前轴承降温分别达到10.8℃和-13.1℃，平均降温值为-1.15℃。后轴承降温分别达到8.9℃和-7.2℃，平均降温值为0.85℃。

　　对比组的主轴前轴承降温分别达到-17.9℃和1.1℃，平均降温值为-8.4℃。后轴承降温分别达到-11.9℃和-4.3℃，平均降温值为-8.1℃。

　　从主轴温控数据的同比可以看出：克鲁勃141与F油脂相比，对改善主轴前后轴承的润滑效果非常明显，两组前后轴承的平均降温的差值达到7.25℃和8.95℃。

　　轴承的润滑效果改善了，能直接反映在温度数据上，一般认为，轴承运行温度每降低5℃，其使用寿命能延长一倍以上。将两种油脂的环比和同比的对比数据，全面展示在下面表5和图1中。由此可以明显看出新款K的润滑效果远胜于F油脂。而且还要考虑到前文所述16#机组的磨损状况本身更加严重。

表5 新款K相比F油脂在两组主轴上的降温效果差异

图1 新款K相比F油脂的降温效果差异

　　二、发电机

　　1、环比

　　2018年11月换脂后，前后两月的发电机温控数据环比，汇总整理如下。

表6 机组发电机历次温控数据环比

　　从表6可以看出，总体上前后两月符合条件的出力次数大致相当，机舱温度差固定（4℃左右），由于各机组的实际运行状况各不相同，不论更换何种新油脂，主轴承的温控数据大体上环比呈下降趋势。

　　试验组的发电机前轴承降温分别达到16.0℃和-0.3℃，平均降温值7.85℃。后轴承降温分别达到16.0℃和-0.4℃，平均降温值为7.8℃。

　　对比组的发电机前轴承降温分别达到1.8℃和1.4℃，平均降温值为1.6℃。后轴承降温分别达到1.8℃和1.5℃，平均降温值为1.65℃。

　　从发电机温控数据的环比可以看出：新旧款K油脂相比，对改善发电机轴承的润滑效果非常明显，两组前后轴承的平均降温的差值分别达到6.25℃和6.15℃。

　　2、同比

表7 机组发电机历次温控数据同比

　　从表7可以看出，总体上前后两年12月的机舱温度基本上差不多，由于2018年12月符合条件的出力次数远远大于2017年12月，所以即便是4台机组全部更换了全新的油脂，发电机的温控数据仍然全部呈现同比升高的态势，不过不妨碍同时比较。

　　试验组的发电机前轴承降温分别达到-0.9℃和-17.8℃，平均降温值-9.35℃。后轴承降温分别达到-1.5℃和-18.2℃，平均降温值为-9.85℃。

　　对比组的发电机前轴承降温分别达到-22.9℃和-19.9℃，平均降温值-21.4℃。后轴承降温分别达到-23.6℃和-19.8℃，平均降温值为-21.7℃。

　　从发电机温控数据的同比可以看出：新旧K油脂相比，对改善发电机前后轴承的润滑效果非常明显，两组前后轴承的平均降温的差值达到12.05℃和11.85℃。

　　综上，将两种油脂的环比和同比的对比差异数据，全面展示在表8和图2中。可以明显看出K141油脂的润滑效果远胜于132油脂，这也符合厂家出具的证明文件显示。

表8 新旧K油脂在两组发电机上的降温效果差异

图2 新旧K油脂的降温效果差异

　　三、结论

　　1、在江苏某风电场某1.5MW机组加装试验了全新的新旧款K以及F油脂，试验结果显示：

　　1）通过主轴温控数据的对比表明，新款K的润滑效果远胜F油脂；

　　2）通过发电机温控数据的对比表明，新款K的润滑效果远胜旧款K油脂。

　　2、一般认为，轴承运行温度每降低5℃，其使用寿命能延长一倍以上。既然试验数据表明更换性能优异的油脂，对降低风电机组轴承温度以及改善轴承的润滑效果非常显著，建议推广使用，这样预期能大幅延长设备的使用寿命，减少机组维修费用，降低现场人员的相关运维工作量，以及减少相关的非计划停机时间和损失发电量。

　　来源：《风能产业》2019.05

　　作者：江苏龙源风力发电有限公司　刘宇涛，师维，胡晓伟，桂旭，章志平

　　　　　北京科环新源工程技术有限公司　金声超