油液在線監(jiān)測專家分析水分對齒輪箱的危害
來源：本站 作者：admin 時間：2021-12-11 01:31:49 點擊：1343
油液在線監(jiān)測專家分析水分對齒輪箱的危害
潤滑油中的水分是導致風電機組失效的一個主要因素。SKF科研人員發(fā)現(xiàn)，風電齒輪油中的水分含量達到1000ppm時，軸承的壽命會降低70%。另外，據(jù)美國再生能源實驗室研究發(fā)現(xiàn)，齒輪箱的失效始于軸承，一旦軸承開始失效，其他的齒輪等部件也會出現(xiàn)相應的問題。所以為了使風電齒輪箱的使用壽命達到20年，必須嚴格控制風電齒輪油中的水分。美國齒輪箱制造協(xié)會標準規(guī)定，風電齒輪油中的水分要求在500ppm以下，但據(jù)最新研究表明，為了提高軸承的壽命，應將水分控制在150ppm以下，這樣軸承壽命會提高到原來的2到3倍。
眾所周知，新加注的風機齒輪箱潤滑油中是沒有水分的。那么水分從何而來，又是以什么形式存在的呢?當風機處于工作狀態(tài)時，齒輪箱的工作溫度將高達95攝氏度，但當停機時，齒輪箱將逐漸冷卻時產(chǎn)生“呼吸”效應，導致并從空氣中吸收水分或濕氣。而風電齒輪油中的水分有三種存在形式：(1)溶解水(2)乳化水(3)游離水。
通常我們發(fā)現(xiàn)油品狀態(tài)透亮，不渾濁時，水分都是以溶解水的狀態(tài)存在。當溶解水達到飽和狀態(tài)時，油品會出現(xiàn)渾濁，有時甚至呈現(xiàn)乳化狀態(tài)，這時的水分稱為乳化水。當呈現(xiàn)乳化狀態(tài)的油中的水分繼續(xù)增加時，油和水會分層，這時的水分稱為游離水。
而齒輪箱中的水分是會隨季節(jié)變化的。由于風電機組都安裝在露天的環(huán)境下，因此油中的水分含量受陰雨天氣的影響特別大，通常在梅雨季節(jié)時，潤滑油中的水分含量會明顯增加，等到干旱季節(jié)時，風電齒輪油中的水分又會明顯降低。所以說在雨季更應該重視水分的監(jiān)測。
風電齒輪油中水分的危害有很多，主要有以下六個方面(1)加快了抗氧劑的失效，進而加快了油品的氧化反應，增大潤滑油酸值。同時，生成的膠狀聚合物會堵塞過濾設備，形成油泥等。(2)由于水的低粘度和不可壓縮性會降低潤滑油的承載能力，從而導致在高載荷下，高壓使水分變成過熱蒸汽，過熱蒸汽使得油離開摩擦表面，從而導致摩擦表面磨損。(3)加快油品的水解，尤其對于酯類潤滑油，會導致生成相應的醇和酸，增加潤滑油的酸值。(4)使?jié)櫥椭械奶砑觿┦?，從而導致潤滑油功能衰退，增加了摩擦磨損。(5)與某些添加劑反應生成凝膠，這些凝膠成團形成油泥來堵塞過濾設備。(6)使表面張力減小，從而使得空氣更容易進入油中，增加了潤滑油中的泡沫。
那么如何檢測油中的水分呢?離線式測量方法有三種：(1)蒸餾法(2)傅里葉光譜法(3)卡爾費休法。蒸餾法的測試精度比較低，最低的測定值為300ppm，而且需要的油樣比較多，不適合風電機組潤滑油中水分的測試。傅里葉光譜法測試速度快，但是由于傅里葉測試比較敏感，影響結(jié)果的因素很多，所以結(jié)果準確度不高，也不適合風機中水分精確的測定。實驗室中廣泛采用的一種測試方法是卡爾費休法，它能測試準確到10ppm左右，適合風電齒輪油中的水分的測定。奧吉娜檢測中心的水分測定儀為梅特勒-托利多全自動卡爾費休水分測定儀，它使用方便準確度高，能夠滿足風電潤滑油水分測定的要求。
從潤滑油配方設計出發(fā)控制水分的危害可以作以下三方面的工作：
第一、從基礎(chǔ)油的選擇入手，目前風電齒輪油使用合成類基礎(chǔ)油，主要有PAO(聚α-烯烴)型、PAG(聚醚)型和P0E(聚酯)型。其中PAG和POE型的基礎(chǔ)油容易吸收空氣中的水分，并且與水反應發(fā)生水解，導致潤滑油質(zhì)量下降。所以PAO為基礎(chǔ)油的風電齒輪油是目前被廣泛認可的類型。
第二、 在風電齒輪油的配方設計中，特別在其中加入了抗乳化添加劑，這些添加劑的作用是，一旦水分進入齒輪箱后，能夠使得油與水的盡快分離，確保齒輪箱軸承和齒輪的正常潤滑。
第三、 同時考慮潤滑油的抗水解能力，杜絕因水分進入后添加劑水解失效，從而導致摩擦副的摩擦磨損。
綜上所述，水分是影響齒輪箱壽命的關(guān)鍵因素之一，希望可以通過本文引起廣大風場技術(shù)人員對于齒輪箱潤滑油水分指標的高度重視，加強對水分的日常監(jiān)測，嚴格控制水分含量，確保風機的連續(xù)平穩(wěn)運轉(zhuǎn)。
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