风力发电齿轮箱换油革命一种全新机械式换油方式

如果有风机解剖课，你很快就能充分理解齿轮箱是风机结构中最关键的部件。它就是风机跳动的心脏。齿轮箱的故障不会导致死亡，但需花费50万美元用于紧急和重构外科手术。齿轮箱是风机不可忽略的一部分，因此要关注到它的每一个细节。

历史上，风机齿轮箱的故障大多数是机械性质的，最突出的故障是低速与高速轴承故障。最近几年越来越多的数据表明，齿轮箱润滑油的问题也是导致导致故障的另一个关键原因，主要是因为齿轮箱内颗粒物和水分含量高。大多数风电业主被制造商告知绝大多数齿轮箱的问题都是油品选择不当造成的。这种情况下会发生这样的问题:润滑油不能充分润滑齿轮箱，或含有水分，引起沉积物，从而堵塞过滤器，最终这些都会导致计划外停机。

导致齿轮箱故障的另一个常见因素是不正确的齿轮箱换油操作。以前的行业工作者选择换油方式，更多的是考虑换油效率，以一天换油的台数来考察。他们都忽略了换油的正确的步骤、流程，导致了很多的问题，最终会导致计划外停工和昂贵的修理。

一种全新的机械式换油方式正确的换油方式传统的换油方式目前，有不同的系统用于风电行业来进行齿轮箱换油，包括一些“客户定制”的方法。有一种油桶方法及另一种使用加压罐的方法来把油从油桶或油袋中传送出来。两种方法都被证明效率低下并且很耗费人力。油桶系统一个很大的缺陷是它不能进行“四部分”换油。近些年来，风电行业已目睹了很多效率低、无效果的其他方法。但是专注于安全与高效的方法对这个行业的未来是最重要的。不考虑其他情况，安全与高效是最关键的因素。其他主要关注的方面是系统的封闭性——消除溢油的潜在风险。每次处理或传输油，都会有潜在的溢油风险及污染环境之虞。机械式换油方式解决换油问题的最新技术是地面换油服务(在地面而不是风塔上进行换油服务)，采用机械式换油。这个流程关注到了安全、高效和封闭性。地面换油的方法提供了显而易见的安全好处，并极大地降低了溢油的几率。通过实施由润滑油制造商(制造商当然比其他人更了解润滑油)设计的流程，齿轮箱可以以最大效率操作。使风机以保持高的运行速度，会带来更高的生产效率。因为这个流程高效、简单，这意味着风场停机时间更少，也意味着在半夜或周末进行风机换油切实可行。它已真正成为了一天24个小时，一周7天的服务。这个方法也允许换油可以在极端温度下进行，因为换油车中的油已经过加热，可在任何天气情况下更换加注。润滑油必须以高效、可控的方式到达齿轮箱。从环境角度来看，整个换油过程润滑油可控，这一点非常重要。自从环境问题很受关注，溢油则不再被接受。流程的最后一步是确保废油被正确处置。

地面换油流程一旦进行正确的换油流程，换油的难度水平就降低了。最为显著的一个特征是可以在换油车内加热润滑油。当环境温度较温暖，风机一直在运行，进行“四部分”换油可以花费不到三小时的正常工作日时间。配有油罐系统，换油车能够独立地存储、容纳、加热和保持1476升的油量。它可以容纳足够的油(新油、清洗油、冲洗油和废油)来为多台风机换油，而不必返回到运维部办公地点清空和重新存储新油。使用客户定制的换油车进行地面换油可提供很多检查点来预防溢油。一个安全及流程检查清单可确保遵循所有的步骤。除了提供百分之百的润滑油封闭容纳，这个流程还有泄漏探测和油液过量警报，自动关停，阀门——泵互锁/导流管来预防软管过压，阀门互锁来防止油液交叉污染，排油和注油的流量控制，以及一个可调节的加仑计数器来预防“过量加注”齿轮箱。其他的齿轮箱换油方法都有其各自的缺陷，而地面换油系统则真正消除了这些缺陷。对于工人安全的记录(将近10000次换油而无伤害)则是这种方法的最大的好处。不会像风电运维人员一样经常要中断去执行其他日常任务，这种地面换油服务快捷舒适，可重复进行操作。齿轮箱换油的技术进步已对提高整个风电行业发电效率做出了重要的贡献。

一种全新的机械式换油方式换油效果监测：风机换油国际通行标准是残油率<3%，我们的方式可以达到<2%，人工方式>10%。特固兰机械换油系统与传统换油方式的比较特固兰引进的换油系统在国外的风电现场进行了不少于10000次的换油服务，比现有的传统换油方式有以下的优势。序号传统换油方式机械式换油对比效果1开放式环境密闭式环境避免了新油的污染；保护周边环境2只有不完全或没有冲洗完全冲洗使齿轮箱更加清洁3没有清洗循环清洗彻底清楚齿轮箱、油路的各种杂质4液压油内有大量气泡液压油内有微量气泡可节省8-12小时的停机时间5大约4人一天更换一台3-4人一天更换三台可节省大约一天的停机时间6一般在夏季换油有伴热系统，不受季节影响全天候工作7需长期不可预知的投入长期递减的可预知投入可控的正确的换油流程两步换油方式要进行齿轮箱换油和冲洗设备投资，正如任何商业决定，必须考虑经济利益。对安装齿轮箱换油系统的拖车或卡车的投资，有一个简单、纯粹的数字分析。这个估计将齿轮箱换油系统与人工油桶换油相比较。传统办法更换80加仑的齿轮箱油4-5名工人12个小时完成，而使用机械换油需要2名工人2-3个小时。“我们的第一套系统有两个油罐，进行两步操作，一步真空吸取废油，二步将新油泵送上风塔,”油威换油公司产品研发部副经理 Phil Seidenberger 说道。“客户想知道一天可完成多少台风机换油。完成得越多，就越容易证明购买设备的合理性。”当人们关注齿轮箱寿命周期时，此行业出现了另一个重大的变化，显而易见，齿轮箱润滑油的清洁度和换油频率会造成齿轮箱故障频率和使用寿命的重大区别。四步换油方式此行业开始意识到基本的两步换油工作流程并不能一定保证油的清洁。并且，使用油桶上下风塔会给新齿轮箱油的污染带来很大空间。当人们明白不仅仅需要基本的换油，齿轮箱还需要冲洗，使用齿轮箱换油系统就很有必要了。油威换油公司CEO Gary 说：“人工使用油桶进行换油，并对齿轮箱进行有效的冲洗，在操作上并不可行。”Amsoil的Kevin Dinwiddie帮助开发了两阶段的两步冲洗步骤——排出废物和加注新油，以及四步冲洗步骤(排废油、冲洗、清洗和加注新油)。“过去，风机公司依靠正常油样分析中铁的水平作为判断是否应该换油。看起来仅仅排出废油和加注新油就足够了。我们知道正常的ICP油样分析只能看出五微米及更小的颗粒物，而Analytical Ferrograhy可以探测出所有规格的含铁颗粒物，在这种情况下是一种更好的评价。最近,在八台风电机上进行了现场检测比较研究，结果表明两步换油方法(仅仅排出废油和加注新油)会在齿轮箱内留下50%的颗粒物。此项研究比较了两种齿轮箱换油流程，两步换油流程和四步换油流程，正常的ICP铁分析，和Analytical Ferrograh 铁谱分析。四步换油流程留下了+0.1%的磨损颗粒，而两步换油流程留下了50%的颗粒。当人们意识到冲洗齿轮箱的好处时，本来一座风机一次换油变成了两次或三次换油。在四步工作流程中，人们真空吸取废油、冲洗油、清洗油、最后加注新油，要进行多次换油。自2007年起，客户从仅仅需要两个油罐的系统，到开始需要带冲洗功能的三个或四个油罐的系统。他们不仅仅关心能一天更换多少台，他们还想知道如果在多步骤的工作流程中使油尽可能清洁。客户不关心是否一天只能完成一台风机，只要他们最终在风机齿轮箱内换上清洁的油，业界从数量转向了质量。” Seidenburger说,“投资回报分析已经从“一天能为多少台风机换油”变为“在换油过程中使齿轮和润滑油保持的清洁度价值是什么?”我们为风力发电行业开创了“四步换油法”-收集废油、冲洗、清洗、注入新油，为风电齿轮箱的换油作业提供了一种正确的换油方式，彻底解决了原来人工换油方式中的“高危险、低效率、油品二次污染”等问题。当然，短期内关于齿轮箱内的维护已经发生了很多变化，从“油桶列队”的想法到使用齿轮箱换油车来进行四步的换油流程。无论下一个会是什么，毋庸置疑，人们会对延长齿轮箱的寿命投入更多的思考和关注。