摘要：随着“双碳政策”推进，我国风力发电事业得到了前所未有的发展，国产风力发电机技术也不断进步，其主要标志之一就是单机功率越来越大。随着风力发电机功率增大，风机的传动方式也逐渐向半直驱或双馈方向发展，这两种传动方式都有齿轮箱，齿轮箱的功率越大，其对润滑的要求也越高。

　　近年随着蓝海战略的实施，海上风电也得到了飞速发展，而海上风机因其特有的运行条件对润滑油的要求更高。本文通过对几种主流润滑油技术性能的比较分析，阐述大功率风机齿轮箱对润滑油的要求，并推荐适合的润滑油。

　　目前在陆上主流风力发电机的功率是4~6MW，海上主流风机的功率在8MW左右，一些厂家最大的机型已经突破15MW，世界最大的海上风机功率为16MW。

　　当前各风力发电机组的制造商还是以进口品牌的润滑油作为风机齿轮箱润滑油。进口品牌的润滑油有：壳牌（SHELL）的OmalaS5 Wind 320，美孚（MOBIL）的SHCXMP 320，福斯（FUCHS）的RENOLINUNISYNCLP320，嘉实多（CASTROL）的CT320。下面就以上润滑油在明阳半直驱风机上的使用情况进行分析，以期对国内大功率风机制造商的润滑油选择有所帮助。

　　从上表1可以看出基本性能各品牌没有大的差别，基本相同，都能满足齿轮啮合过程对润滑油的基本要求。

　　抗乳化性对风机齿轮箱润滑油比较重要，风机安装在自然环境中，容易受气候条件的影响，而齿轮箱又与大气相通，因此比较容易吸收空气中的水分。抗乳化性能差的润滑油，不仅在水的侵入后呈现外观的乳化，而且会造成对齿轮和轴承的润滑性能下降，严重时还可造成金属零件的生锈或腐蚀，因此齿轮油乳化后必须必须予以更换。各品牌润滑油的抗乳化性指标详见表2.

　　从表2中可以看出品牌4润滑油的指标比较低，在实际使用中品牌4的润滑油容易乳化。

　　氧化安定性反映的是润滑油对长期暴露于空气中氧化的快慢和程度，以及对于氧化造成的油泥生成和黏度增长的抑制能力。润滑油的氧化不仅影响润滑油的清洁程度，也会对造成其润滑能力的下降。

　　剪切安定性反映的是润滑油在齿轮和轴承运转时的剪切条件下保持黏度稳定的性能，对润滑油的使用寿命影响很大。各润滑油的氧化安定性及剪切安定性的典型性详见表3。

　　从表3可以看出各品牌润滑油参数基本一致，在实际使用中各品牌的这两个性能没有出现大的差异。

　　承载能力是齿轮润滑油最关键的性能。反映承载能力的指标有：FZG失效级别、FE-8轴承测试，以及四球试验等。各润滑油的上述典型指标详见表4。

　　从表4可以看出各润滑油参数基本一致。在实际使用中也没有显著差别，都能满足正常的使用要求。

　　该指标是反映润滑油对微点蚀的防护能力。各润滑油的FVA微点蚀典型指标详见表5。

　　泡沫特性对于风机齿轮箱也是一项很重要的性能，由于风机齿轮箱结构紧凑、高速级转速高，且功率尺寸比也大于一般的工业齿轮箱，因此其不仅更容易生成泡沫，而且消泡时间也更短。如果润滑油的泡沫特性不好，则不仅响润滑性能，过多的泡沫也可能溢出污染空滤，或从机械密封处外溢影响现场操作条件与安全。润滑油泡沫特性的评价方法，目前除传统的吹气法测试外，Flender齿轮箱泡沫评定法也已被许多齿轮箱生成厂家采用。各润滑油的泡沫倾向性/稳定性，Flender泡沫测试典型值详见表6。

　　从表6中可看出各润滑油的指标基本一致，差别不大。但是在实际使用中的差别较大。原因有两个方面：第一，每种润滑油的消泡添加剂不同，品牌2润滑油使用的是含硅类复合消泡剂，其它润滑油都是以非硅类消泡剂为主。第二，润滑系统的精滤滤芯可能会把含硅类消泡剂滤除。应用经验表明，以含硅类消泡剂为主的润滑油，其泡沫特性会在使用一段时间后变差并很快超出控制标准。在我们的实际使用中，品牌1和品牌3在长期运行条件对泡沫的抑制作用相对更好。另外，含硅类消泡剂对润滑油的清洁度检测会产生干扰，一般不能使用激光颗粒技术法，而只能采显微镜观测法，不仅效率低，检测结果的误差也比较大。

　　耐腐蚀性能对风机齿轮箱尤其是海上风机齿轮箱尤为重要。大功率风机齿轮箱内部空间大，存储的空气量也就更多。风机从出厂到调试发电这段周期长达几周甚至数月，大多数的风机在没有并网时，润滑系统都不能进入工作状态，因此齿轮箱在这段周期中得不到润滑。如果油膜的耐腐蚀性较差，则齿轮和轴承就可能会生锈。各润滑油油膜的盐雾试验结果详见表7。

　　润滑油的低温性能是由基础油的类型和添加剂所决定的。润滑油的低温黏度可间接反映润滑油的低温性能，各润滑油的基础油类型和低温黏度详见表8。

　　从表8可以看出，基础油为m-PAO的低温性能都不错。品牌1、3和4的低温试验结果接近，单从泵送性看，这几种油在-15℃可以使用通用的润滑系统。但由于低温时润滑油的黏度很高，空气释放性非常差，导致油中夹带的气泡很多，并不能用于实际带载运转的润滑。台架测试发现在-5℃时情况有所改善，泵送性、空气释放性都显著提升，可使润滑系统带载工作。这个温度比目前通用标准采纳的5℃低温启动温度降低了10℃，因此这几种油对于低温条件运行有一定的优势。

　　综上所述，四个进口品牌的润滑油在大功率风机齿轮润滑上使用，基本都能满足使用要求。但也存在一个共性问题，即润滑油自身所形成的油膜耐盐雾腐蚀性差，不能为潮湿或盐雾条件下未投入运转的齿轮箱提供有效的抗腐蚀保护。

　　由于润滑油为流动液体，其在齿轮或轴承表面形成的挂壁油膜并不能维持很长时间，因此造成润滑油油膜耐久性不好，不能保证长时间的抗腐蚀能力。因此对于齿轮箱的防腐蚀问题，并不能单纯依靠润滑油解决，而应该在风机上想办法，并采取其他更为有效的措施：

　　1）增加机械式润滑油泵，保证风机在空载转动时，油泵能够泵送油给齿轮和轴承进行润滑；

　　2）为风力发电机配套小型润滑系统，该系统在调试之前可为齿轮箱提供润滑油；在调试完成，可将该小型润滑系统拆下循环使用。该润滑系统的动力可以采用小型风力发电机；

　　3）在润滑油或中添加气相防锈剂，或为齿轮箱配备专用的气相防锈剂释放装置。这两种方式都可以齿轮箱内部空间中不断释放气相防锈因子，从而防止金属生锈，目前已有成熟的产品，例如RenolinVCI BOOST。

　　结合我司对国内主流的进口品牌润滑油在大功率风机齿轮箱上的实际使用经验以及实验条件下的测试评估，可以得出结论：品牌1润滑油的综合性能较为优秀，是一款值得推广的润滑油。

　　参考文献：[1]中华人民共和国国家标准GB/T33504.3-2017[M].155066*1-55894[2]机械设计手册编委会.机械设计手册：3卷[M].北京：机械工业出版社,2004：20-78作者：明阳智慧能源集团股份有限公司 陈建民