油液在線監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：1911
油液在線監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科研人員發現，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，據美國再生能源實驗室研究發現，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。美國齒輪箱制造協會標準規定，風電齒輪油中的水分要求在500ppm以下，但據最新研究表明，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。
通常我們發現油品狀態透亮，不渾濁時，水分都是以溶解水的狀態存在。當溶解水達到飽和狀態時，油品會出現渾濁，有時甚至呈現乳化狀態，這時的水分稱為乳化水。當呈現乳化狀態的油中的水分繼續增加時，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變化的。由于風電機組都安裝在露天的環境下，因此油中的水分含量受陰雨天氣的影響特別大，通常在梅雨季節時，潤滑油中的水分含量會明顯增加，等到干旱季節時，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)使潤滑油中的添加劑失效，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，影響結果的因素很多，所以結果準確度不高，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控制水分的危害可以作以下三方面的工作：
第一、從基礎油的選擇入手，目前風電齒輪油使用合成類基礎油，主要有PAO(聚α-烯烴)型、PAG(聚醚)型和P0E(聚酯)型。其中PAG和POE型的基礎油容易吸收空氣中的水分，并且與水反應發生水解，導致潤滑油質量下降。所以PAO為基礎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鍵因素之一，希望可以通過本文引起廣大風場技術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測，嚴格控制水分含量，確保風機的連續平穩運轉。
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