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　　摘　要：本文針對目前兆瓦級風力發電機組中應用的變槳軸承的集中潤滑系統，結合其基本工作原理，從實踐角度介紹幾種機組運行過程中出現的一些關于集中潤滑系統的問題與故障，現場的處理方法，以及針對現場故障原因的初步分析，從而前瞻性地為預防類似故障發生，和提高機組可利用率，提供一些有益的幫助。
　　關鍵詞：兆瓦級；風力發電機組；變槳軸承；集中潤滑
　　0　引言
　　為了簡化變槳軸承的定期潤滑與維護工作，越來越多的風電機組開始采用集中潤滑系統。集中潤滑系統有效地降低了現場維護的工作強度，使軸承滾道與輪齒得到持續潤滑，降低了由潤滑不良引起的變槳系統故障與變槳軸承失效的概率，進而有效降低了變槳系統的維護成本和由于變槳軸承失效造成的更換成本。
　　但是由于集中潤滑系統是一個集成了電氣、機械與液壓等多方面設備元件的復雜系統，環境溫度、機械振動、潤滑介質的特性，以及潤滑系統元件的可靠性，都有可能會引起潤滑系統的故障。并且集中潤滑系統運用到風電機組的時間不是很長，由于技術與經驗積累還不完善，潤滑系統供應商與軸承廠家、整機廠家之間的溝通也不夠充分，所以集中潤滑系統注油參數的設置不合適，會造成潤滑不充分或注油過多甚至溢出。
　　本文首先介紹兆瓦級風機的集中潤滑系統的原理，然后針對集中潤滑系統目前存在的一些問題，結合現場工作得到的經驗教訓，介紹集中潤滑系統常見的幾類故障，引出現場使用過的幾個解決方案，從而為有效提高風電機組可利用率提供一些參考。
　　1　集中潤滑系統原理
　　目前風機上的自動潤滑大部分采用的遞進式分配器，其原理是通過依次擺動定量柱塞的方式，把油脂送到潤滑點。泵的壓力可以完全作用到每一個點上，因此，系統可以很容易通過安全閥進行監控。如果某個潤滑點不能通過分配器得到潤滑，有堵塞情況發生，系統會產生之前設定的高壓，潤滑脂從安全閥處溢出。該風機上的安全閥帶有回油裝置，能將溢出的油脂回送到泵內，避免了油脂溢出所形成的環境污染。
　　如圖一所示的一個變槳軸承和齒的自動潤滑系統圖為例，通過泵內的電機驅動潤滑脂通過泵單元輸送給主分配器，主分配器中的三根管路輸送給三個二級分配器，另外三條管路分配給三個變槳潤滑小齒，再通過三個二級分配器分別與三個變槳軸承的注油孔連接，另外軸承上的出油孔與集油瓶連接，以便收集多余油脂。其中軸承和潤滑齒的潤滑量通過主分配器按一定比例設計，Z后通過控制系統定時定量的自動加注，達到以特定的時間間隔自動為變槳軸承滾道的摩擦接觸點或面以及外齒面提供滿足其質量要求的新鮮潤滑脂，以確保軸承、齒輪達到Z佳的使用狀態并延長使用壽命。
　　2　集中潤滑系統常見故障及原因分析
　　變槳軸承的集中潤滑系統相對傳統的手動潤滑，由于引入電氣與機械系統，系統可靠性降低，不可避免地提高了故障發生的頻率；同時，風電機組運轉過程中的振動，使集中潤滑系統的機械結構也承受著一定程度的可靠性風險。下面結合現場調試和運行過程中遇到的實際問題，主要從機械系統角度，提煉了以下若干項常見的故障：
　　2.1 變槳軸承密封圈漏脂
　　圖二中所示是泄漏潤滑脂清理之后的狀態。此現象在傳統的手動潤滑方式中通常是由于密封結構設計不合理或安裝過程質量控制不到位所致。但是在集中潤滑系統中，如果壓力泵或輸脂管中的空氣未完全排空，空氣將隨著潤滑脂進入軸承滾道，造成軸承滾道內局部壓力過大，進而撐開密封圈，造成嚴重漏脂。潤滑脂的泄漏一方面會造成軸承滾道局部的潤滑不足，降低變槳軸承的有效工作壽命；另一方面大量泄漏的潤滑脂會污染葉片根部。因此，集中潤滑系統的安裝完成后，在出廠前需與變槳傳動系統進行聯合調試。在潤滑泵有效排出空氣的基礎上，通過實際運行潤滑系統檢驗滾道中是否有殘存的空氣，并充分排除之。
　　2.2 分配器漏脂
　　相較于傳統的人工注脂，集中潤滑系統增加了同時對軸承上各個注油點進行注脂的分配器，提高了加脂效率；但是分配器的增加，造成潤滑脂泄漏的概率增加。由于通常二級分配器的出脂口數量大于一級分配器，潤滑脂溢出多數出現在滾道潤滑的二級分配器，如圖三所示。與軸承密封圈漏脂類似，二級分配器的潤滑脂泄漏會造成軸承潤滑不足，降低軸承工作壽命；同時，溢出的潤滑脂使輪轂內的維護工作難度加大，甚至造成著火、滑倒等安全隱患。
　　二級分配器潤滑脂泄漏的原因主要包含以下兩種：1.注脂管未有效插入分配器接口（出脂口） ；2.分配器內部存在堵塞。
　　針對個原因的解決方案是嚴格控制工廠裝配質量，并加強裝配技術培訓；第二個成因的解決方案，則是工廠檢測過程中的潤滑系統試運行，試運行可以將集中潤滑系統的故障提早暴露出來，通過改進避免到風場解決，從而有效降低維護成本。
　　2.3 軸承輪齒潤滑不充分
　　集中潤滑系統中，軸承輪齒的潤滑是通過潤滑小齒與變槳驅動齒輪嚙合涂脂實現的，如圖四所示。潤滑小齒輪固定在輪轂肋板上，與變槳驅動齒輪嚙合，將潤滑脂均勻附著在變槳小齒輪上，以減小其齒面磨損，提高工作壽命。
　　如果潤滑小齒輪的寬度小于變槳小齒輪與軸承輪齒的嚙合寬度，或者潤滑小齒輪與變槳小齒輪在齒輪寬度方向未對齊，就有可能造成變槳小齒輪與變槳軸承的傳動副局部沒有得到潤滑，降低變槳小齒輪和軸承的使用壽命。該故障可以通過嚴格控制設計與裝配質量來避免。
　　2.4 輸油管堵塞問題
　　由于集中潤滑系統引入壓力泵為潤滑脂的輸送提供動力，因而壓力泵的排空問題同樣存在于潤滑系統。圖五所示的故障是由于壓力泵啟動前未完全排出空氣，造成輸脂管路的堵塞。
　　除此以外，潤滑脂的粘度也是潤滑脂輸送管路堵塞的一個原因。由于國內的風電機組主要安裝于東北、西北、華北的寒冷區域，潤滑脂在冬季低溫環境下的粘度明顯降低，流動性變差，進而造成潤滑脂流動不暢，甚至堵塞輸脂管。潤滑脂流動不暢會造成軸承滾道與輪齒潤滑不充分，管路堵塞則可能會使整個潤滑系統失效，造成致命影響。
　　壓力泵的排空可以通過嚴格遵守壓力設備的安裝說明操作來實現；而針對管路堵塞問題，則須在潤滑脂的選型過程中，依據機組的運行環境條件慎重選擇來有效避免。
　　2.5 潤滑系統可靠性問題
　　集中潤滑系統的可靠性問題分為機械與電氣兩個方面。由于集中潤滑系統位于旋轉的風輪內，而風輪與外界環境連通，因此系統的可靠性會同時承受離心力、振動與環境溫度三方面的考驗。
　　影響系統可靠性的因素中，振動造成的故障Z為常見。圖五是風電機組運行過程中，由于振動使潤滑小齒輪支架斷裂失效，潤滑小齒輪被卷入變槳小齒輪與變槳軸承的傳動副，使變槳系統無法運轉，進而造成故障停機。針對該故障，對原支架結構進行改進，增加強度并對連接螺栓采取了防松措施的解決方案。由于振動引起的故障與離心力不同，無法精確判斷其作用方向、大小與頻次，并且輪轂內部的維護難度相對機艙更大，因而難以準確的做出對應的預防措施，或及時對故障做出預警。所以針對集中潤滑系統，必須采用更大的安全系數設計標準，增加防松措施，嚴格控制裝配質量等多方面手段來防止振動故障的發生。
　　除了對機械系統的影響，振動通常還會使潤滑系統控制器內部的電纜連接發生松動，無法控制潤滑系統正常工作，造成故障停機。
　　溫度對系統可靠性的影響主要體現在潤滑系統零部件的材質方面。低溫型風機集中潤滑系統的電纜表層材質，在低溫環境下（-40℃）要能保持韌性，從而有效保護內部的光纖不被折斷。低溫環境的風場有時在風況并不惡劣的條件下，也出現的通信和潤滑故障便是由此原因造成的。目前對于低溫環境造成的可靠性問題，主要的解決方案是使用具備耐低溫工作條件的電纜。
　　離心力對系統可靠性的影響，由于其方向與大小的可預見性，通常在設計過程中已經采取了有效的防范措施，因而出現故障停機的機會很少。
　　3　結論
　　集中潤滑系統的優點不言而喻，但是為了Z大限度的發揮其優勢，減少故障的發生，裝配與調試過程中，需要做到以下幾點：
　　（1）嚴格控制裝配質量，避免小的疏忽，造成大問題；
　　（2）出廠前，進行一段時間的試運轉（連續運轉時間Z好不少于6小時）；
　　（3）調試過程中與潤滑系統供應商密切溝通，選擇合適的潤滑時間設置。
　　盡管集中潤滑系統相較于傳統的手動潤滑，存在一些問題需要解決，但是通過實際經驗的積累，以及針對故障有效的持續改進，集中潤滑系統相對手動潤滑的效率與省力優勢必將更加明顯，從而是風電機組的可利用率得到進一步的提升。