高杨
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摘要：对于目前某风电场所投运的风力发电机组中的主轴自动润滑装置，根据其工作原理，以及结合目前现场所做测试工作进行分析研究。
关键词：自动润滑装置
风力发电机组主轴使用自动润滑装置，运维人员可以确保主轴的各个润滑点可按规律得到相应充足的润滑，且不会遗漏掉任何一个润滑点。维护人员不再需要到现场巡检和逐点进行手动润滑，相比手动润滑，自动润滑装置可以较少的成本获得较佳的润滑效果。由于在机械方面，润滑不够是造成机器零件故障的主要原因之一，润滑良好的设备可以运行更长的时间，并延长维修周期间隔。这也就意味着可以获得更多的发电量，减少维修成本及备件消耗成本。此外，自动润滑装置可以精确控制润滑油脂的消耗量，相比手动润滑消耗量要少得多。所有这些成本的节省可以促进风机整体运行成本的大幅度降低。
1 主轴润滑系统的结构及工作原理
目前，某风电场所投运的风力发电机组所使用的主轴自动润滑装置均为青岛某公司所生产的递进式集中润滑系统，由一个电动润滑泵、1件K6泵芯、1件PG-SVV6-NP带监控的分配器以及管路和管路附件组成。
所装主轴自动润滑装置的原理均是通过电机连续驱动偏心轮，偏心结构使泵单元的输油柱塞产生往复运动，进行抽吸和输送润滑剂，泵单元中的集成单向阀控制润滑剂被抽回，利用这种方式把油脂送到润滑点。润滑泵的运行时间、间隔时间由PLC控制，致使系统可以高压、定量的间歇式工作。
电动润滑泵利用搅拌器作用将润滑油脂通过格栅板过滤推挤进泵室的抽吸区内，将气泡产生减到最低，系统可通过电动润滑泵注油口右侧安全阀监控管路堵塞情况，安全阀上有回油组件，可以防止管路故障，污染设备，当管路发生堵塞时，压力超过安全阀设定压力（设定值为350Bar），安全阀上的红色指示销弹出，润滑脂会从安全阀溢出，经过回油装置回到泵内，避免污染设备，污染环境。
由于液压柱塞的控制，分配器可以很容易地被接近开关监测。接近开关接入润滑泵内置控制器主控内。接近开关监测柱塞活动，柱塞的每次活动都会有一个信号发送到控制器。此信号为脉冲信号，若系统出现堵塞或邮箱空掉，感应开关感应不到柱塞的运动，控制装置接受不到开关信号就会发出故障报警。
分配器内部的工作原理共分为5步，可循环式进行。（步骤图中红色均为受泵压的润滑剂，蓝色为被柱塞移动试压的润滑剂，白色为润滑剂，不受压）。
第一步（图1）：润滑剂从分配阀的上部入口（红色箭头）进入并流向柱塞A的右端。柱塞A（黑色箭头）在油压下向左移动，并将柱塞A左端腔体内的润滑剂排出出口2（蓝色箭头）。
第二步（图2）：一旦柱塞A到达其左端终点位置，内部通道打开，润滑剂流向柱塞B的右端。润滑剂（红色箭头）推动柱塞B（黑色箭头）向左移动，并将柱塞B左端腔体内的润滑剂排出出口7（蓝色箭头）。
第三步（图3）：一旦柱塞B到达其左端终点位置，连接到柱塞A右端的通道就被打开。从顶端进入的润滑剂（红色箭头）推动柱塞C（黑色箭头）向左运动，这个过程使得柱塞C左端腔体内的润滑剂流向出口5（蓝色箭头）。
第四步（图4）：这时通往柱塞D右端的通道被打开（黑色箭头）。从顶端进入的润滑剂（红色箭头）推动柱塞D向左运动，压迫柱塞D左端腔体内的润滑剂流向出口3（蓝色箭头）。
第五步（图5）：在阶段4中，柱塞D打开了通往柱塞A左端的内部通道。流入的润滑剂（红色箭头）推动柱塞A向右移动，这一过程使得润滑剂流向出口1（蓝色箭头）。随后，柱塞B-D依次从左端移向右端。这时，一个完整的分配过程就完成了，并开始一个新的循环。
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2 风力发电机组主轴润滑系统故障分析
2.1 油位报警
风力发电机组日常运行最常遇到的主轴润滑系统的故障及亚健康即为油位过低告警。
油箱中的油位由电气监控，油位传感器接到主控PLC，监控油箱内的油位，当油位低于最小油位时，感应开关感应到信号，发送给主控PLC，主控室Scada监控系统报出主轴油位告警信息。
报出油位告警最常见的情况是真实油位低导致，此时检查加脂系统有无渗漏油情况，如检查正常，则对油泵注油，油箱被注满后，告警会自动消除，如注油后，告警还在显示，说明油箱上的油位传感器出现故障，立即更换修理即可修复。在检修工作中注意油箱的上透气口不要被堵塞。
2.2 主轴密封圈漏脂
在日常检修维护工作中，发现部分主轴密封圈漏脂严重。
通过对主轴润滑系统工作原理的分析，主轴漏脂情况推断是由于维护时加脂方式不正确导致。在加脂过程中未能完全排除分配器或管路内的空气，空气与润滑脂进入主轴轴承的滚道，造成轴承滚道局部的压力过大，将密封圈撑开，造成漏脂。
针对维护过程中加脂易产生气泡问题，现场对加脂工具进行改造，将原来的电动黄油枪改为电动加脂机，避免人为加脂造成空气进入罐体，目前新加脂泵可行性正在与自动加脂机加脂过快问题进行同步观察，在后述中进行研究讨论。
这种情况造成主轴轴承滚道均布的润滑不足，会降低轴承的有效工作寿命，而且漏脂还会污染机舱内部及平台。
3 典型故障处理、改进
对于某风电场风机投运以来的主轴润滑系统的各类问题，现场人员均怀疑主轴加脂机加脂逻辑导致加脂过快，导致各类故障频繁报出。针对此问题现场人员进行了加脂试验。
2019年4月3日，经风机客服主轴承团队确认，将主轴承润滑系统加脂逻辑由每天4次，每次加脂7个周期，每个周期注脂量1.2ml修改为每天4次，每次加脂5个周期，每个周期注脂量1.2ml。
2019年6月26日为确认现场主轴承润滑系统实际加脂量，进行上机监测。
本次上机监测，首先检查主轴承润滑系统各密封位置是否漏油，传感器信号是否正常，主控控制是否正常。确认正常后拆下主轴承注油点接头，套上已预先称重的油脂收集袋，并将油管固定到位，在原主轴承注油点装上密封堵头，防止测试过程中油脂泄漏。
2019年6月30日，上机拆下油脂收集袋，测量测试时间段内主轴承润滑系统的实际打脂量，将润滑系统恢复原状。
通过数据分析（表1），实际打脂量、计算理论打脂量、设计打脂量差别不大，实际打脂量比理论打脂量多10%左右。风机客服主轴承团队反馈这与润滑油脂的流体特性有关，且设计时已考虑这方面的偏差。
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表1：测量数据
2019年9月4日，历时70天后上机进行检查，检查主轴承润滑系统各密封位置无漏油，传感器信号正常，主控控制正常。观察主轴加脂机油罐内油脂只剩下一半。罐体容积为8L,按照加脂逻辑，70天时间共加脂1.68L，油位应在油罐内3/4处，明显加脂速率较快。
根据此次测量结果，风机客服主轴承团队认为该风机维护加脂使用电动黄油枪作为加脂工具，电动黄油枪在吸脂的时候容易吸入大量空气，造成实际加脂量偏少，不能将此次测量数据对此问题进行定论。基于现场的实际情况，协调供应商将新开发的电动加脂机寄到现场作为加脂工具，根据风机客服海上现场的使用经验，电动加脂机不仅加脂速度快（20min内可以加满8L），并且会有效减少加脂过程中的空气和杂质引入问题，后续将对使用电动加脂机进行维护补充油脂的风机进行测量分析。
结语
本文从主轴润滑系统的结构、工作原理进行了简要的介绍，结合某风电场实际运行发现的诸多问题，对风力发电机组主轴润滑系统进行了分析，其中一些问题目前仍未彻底解决，这将是以后某风电场检修人员重点研究的方向。
参考文献：
[1] 杨校生.风力发电技术与风电场工程，2011.
[2] 魏学业.传感器技术与应用，2015.
[3] 苗宇. 蒋大明.自动控制原理（第2版），2013.
[4] 张文康.风机主轴润滑系统问题浅析.