这就是为什么在各种具有挑战性的条件下选择优化的主轴轴承润滑脂对于整体涡轮机可靠性非常重要的原因。合适的润滑脂可以帮助防止整个涡轮机中的轴承过早损坏; 密封环境污染物; 防止磨损和微点蚀; 减少操作期间的摩擦; 提供防锈和防腐蚀保护; 并有助于延长轴承的整体寿命。
铁姆肯公司最近对商用风润油进行了大量测试，以确定和评估优化润滑脂的关键属性，以提高风机性能。本文概述了我们的发现。
风电运营面临的挑战
当今强大的风力发电机组在各种具有挑战性的条件下运行，包括：
运行速度慢：润滑脂必须在轴承滚子和滚道之间提供足够的分离。为此，润滑脂必须在整个操作过程中形成足够的薄膜厚度。然而，通过慢速操作抑制了膜厚度的形成。薄膜厚度不足会导致轴承表面出现微点蚀。
振动：风力涡轮机的振动是另一个具有挑战性的条件; 即使涡轮机上的叶片明显静止，应用仍然会经历“微动”或磨损，影响轴承滚道。这有助于磨损和腐蚀，但优化的润滑脂可提供足够的保护。
可变和冲击载荷：风速，方向和湍流不断变化，涡轮机必须应对这些不规则性。改变风速和负载可以快速增加旋转。相反，涡轮机操作员有时必须施加制动，导致突然停止。所有都对轴承和润滑脂施加压力。
气候也会影响业绩。较低的温度会导致变稠; 当温度低于冰点时，在常温下像水一样倾倒的润滑剂会变得比糖蜜更厚。润滑脂还必须考虑环境因素，如潮湿和降水引入的水。在海上应用中，含盐的空气和水会干扰薄膜厚度。
优化的润滑脂还可提供延长的重新润滑间隔，帮助操作员最大限度地减少维护 大多数涡轮机每六个月手动重新润滑一次，但有些涡轮机使用自动润滑系统。在任何一种情况下，都需要扩展性能。
确定优化性能
润滑脂的各个特性差异很大，通过技术工程评估和测试，我们试图了解这些特性对主轴轴承性能的影响。
我们总共测试了14种润滑脂。根据众多行业标准测试方法确定并测试了以下关键性能特征：
电影形成
微动磨损/防腐蚀
EP / AW表现
油释放
结构稳定性
高温性能
低温扭矩
润滑脂流动性和可泵送性
防水性
防锈
这些测试提供的信息超出了产品数据表中提供的信息。除了这些性能标准外，我们还评估了七种润滑脂的附加属性。
薄膜厚度测试：PCS-EHD2测试装置评估了润滑脂供应商使用的添加剂技术。通常，基础油粘度用于计算膜厚度，这是影响微点蚀损伤形成的关键参数。粘度指数改进剂等添加剂有助于在不同的运行速度和温度下增加薄膜厚度，有助于延长轴承寿命。
我们证明了在恒定负载条件下操作速度和温度会影响薄膜厚度和形成。测试表明，薄膜厚度在高温下降低，但在更高的运行速度下增加。在各种温度和速度条件下，确保较高的基础油粘度导致操作期间更高的膜厚度。
该测试还有助于比较新旧(工作)润滑脂的薄膜厚度变化。标准测试评估新的润滑脂性能; 我们试图更好地了解用过的油脂的性能。为了模拟随时间的剪切，根据ASTM D1831将润滑脂加工500,000转。测试显示，新鲜和加工润滑脂的润滑脂膜厚度相似。
牵引力测试：为了进一步研究优化性能，测试生成的Stribeck曲线以评估摩擦/牵引系数。使用WAM6试验台，在各种滑动 - 滚动比，速度和温度下评估润滑脂。
无论轴承类型如何(锥形，球形或圆柱形轴承)，评估润滑脂性能都很重要。微点蚀受到滑动的影响，需要在各种动态条件下进行测试。滑动对操作摩擦特性有重要影响，轴承设计本身在这里起着重要作用。传统上，风力涡轮机使用球轴承作为主轴。调心滚子轴承在滚子接触触点上固有滑动，称为Heathcote滑动，而圆锥滚子轴承采用真正的滚动运动设计，以消除滑动。在滑动增加的情况下，摩擦也增加，需要选择润滑脂，以有效地减轻摩擦增加对性能的影响。
在速度和温度测试方面，结果通常遵循预期：较高的温度会降低摩擦/牵引系数。这通常取决于润滑脂配方中使用的基油类型(例如矿物或合成油); 含有合成基础油的润滑脂的牵引系数低于含有矿物或半合成基础油的润滑脂。
温度，扭矩和油脂迁移测试：使用润滑剂评估机器，我们评估了整个轴承的工作温度，扭矩和油脂迁移和分布。
润滑脂应保留在轴承表面上，以确保在整个操作过程中形成足够的薄膜和表面分离。适当的润滑脂分布允许更长的重新润滑间隔，并通过有效的成膜和部件分离有助于减少磨损。
测试结果各不相同 如上图所示，润滑脂A，B和D(粘度较高的润滑脂)在测试后表现出较高的润滑脂损失，残留的油膜残留在滚子和滚道上。相比之下，润滑脂C和E(低粘度润滑脂)表现出更好的性能，润滑脂损失最小，并且滚筒上留有大量油脂和油。工作油脂表示油脂迁移行为没有显着变化。
关于扭矩和温度，润滑脂A，C和E表现出较低的轴承温度，而对于润滑脂B和D观察到高的轴承扭矩。润滑脂C在这里表现出最理想的整体性能，具有低润滑脂损失和低温度和扭矩。
结论
我们基于薄膜厚度，油脂牵引力，轴承扭矩，工作温度和油脂迁移得出最终结论。获胜者，冠军?润滑脂A，一种配方高粘度润滑脂，含有合成基础油，整体表现出最均衡的性能。
但是，润滑脂性能取决于应用条件。例如，在较冷的气候条件下，高粘度润滑脂会变得太稠，较低粘度的润滑脂或较高粘度指数的润滑脂更适合，因为它会在低温下产生较低的粘度，从而可以更好地润滑油脂。
涡轮机制造商和运营商必须勤勉选择润滑脂，并应寻求在各种应用中具有润滑脂性能所有领域知识和专业知识的供应商。润滑技术一直在不断改进，并且可以在所有气候条件下为所有关键区域提供理想性能的润滑脂。随着风力发电在全球范围内不断增加，优化的性能和可靠性取决于它。
Douglas Lucas是一名高级工程技术专家，Kuldeep Mistry是Timken Co. 的主要产品开发工程师，该公司是一家 位于俄亥俄州的轴承和机械动力传动产品制造商。
