摘　要：本文针对目前兆瓦级风力发电机组中应用的变桨轴承的集中润滑系统，结合其基本工作原理，从实践角度介绍几种机组运行过程中出现的一些关于集中润滑系统的问题与故障，现场的处理方法，以及针对现场故障原因的初步分析，从而前瞻性地为预防类似故障发生，和提高机组可利用率，提供一些有益的帮助。
　　关键词：兆瓦级；风力发电机组；变桨轴承；集中润滑
　　0　引言
　　为了简化变桨轴承的定期润滑与维护工作，越来越多的风电机组开始采用集中润滑系统。集中润滑系统有效地降低了现场维护的工作强度，使轴承滚道与轮齿得到持续润滑，降低了由润滑不良引起的变桨系统故障与变桨轴承失效的概率，进而有效降低了变桨系统的维护成本和由于变桨轴承失效造成的更换成本。
　　但是由于集中润滑系统是一个集成了电气、机械与液压等多方面设备元件的复杂系统，环境温度、机械振动、润滑介质的特性，以及润滑系统元件的可靠性，都有可能会引起润滑系统的故障。并且集中润滑系统运用到风电机组的时间不是很长，由于技术与经验积累还不完善，润滑系统供应商与轴承厂家、整机厂家之间的沟通也不够充分，所以集中润滑系统注油参数的设置不合适，会造成润滑不充分或注油过多甚至溢出。
　　本文首先介绍兆瓦级风机的集中润滑系统的原理，然后针对集中润滑系统目前存在的一些问题，结合现场工作得到的经验教训，介绍集中润滑系统常见的几类故障，引出现场使用过的几个解决方案，从而为有效提高风电机组可利用率提供一些参考。
　　1　集中润滑系统原理
　　目前风机上的自动润滑大部分采用的递进式分配器，其原理是通过依次摆动定量柱塞的方式，把油脂送到润滑点。泵的压力可以完全作用到每一个点上，因此，系统可以很容易通过安全阀进行监控。如果某个润滑点不能通过分配器得到润滑，有堵塞情况发生，系统会产生之前设定的高压，润滑脂从安全阀处溢出。该风机上的安全阀带有回油装置，能将溢出的油脂回送到泵内，避免了油脂溢出所形成的环境污染。
　　如图一所示的一个变桨轴承和齿的自动润滑系统图为例，通过泵内的电机驱动润滑脂通过泵单元输送给主分配器，主分配器中的三根管路输送给三个二级分配器，另外三条管路分配给三个变桨润滑小齿，再通过三个二级分配器分别与三个变桨轴承的注油孔连接，另外轴承上的出油孔与集油瓶连接，以便收集多余油脂。其中轴承和润滑齿的润滑量通过主分配器按一定比例设计，Z后通过控制系统定时定量的自动加注，达到以特定的时间间隔自动为变桨轴承滚道的摩擦接触点或面以及外齿面提供满足其质量要求的新鲜润滑脂，以确保轴承、齿轮达到Z佳的使用状态并延长使用寿命。
　　2　集中润滑系统常见故障及原因分析
　　变桨轴承的集中润滑系统相对传统的手动润滑，由于引入电气与机械系统，系统可靠性降低，不可避免地提高了故障发生的频率；同时，风电机组运转过程中的振动，使集中润滑系统的机械结构也承受着一定程度的可靠性风险。下面结合现场调试和运行过程中遇到的实际问题，主要从机械系统角度，提炼了以下若干项常见的故障：
　　2.1 变桨轴承密封圈漏脂
　　图二中所示是泄漏润滑脂清理之后的状态。此现象在传统的手动润滑方式中通常是由于密封结构设计不合理或安装过程质量控制不到位所致。但是在集中润滑系统中，如果压力泵或输脂管中的空气未完全排空，空气将随着润滑脂进入轴承滚道，造成轴承滚道内局部压力过大，进而撑开密封圈，造成严重漏脂。润滑脂的泄漏一方面会造成轴承滚道局部的润滑不足，降低变桨轴承的有效工作寿命；另一方面大量泄漏的润滑脂会污染叶片根部。因此，集中润滑系统的安装完成后，在出厂前需与变桨传动系统进行联合调试。在润滑泵有效排出空气的基础上，通过实际运行润滑系统检验滚道中是否有残存的空气，并充分排除之。
　　2.2 分配器漏脂
　　相较于传统的人工注脂，集中润滑系统增加了同时对轴承上各个注油点进行注脂的分配器，提高了加脂效率；但是分配器的增加，造成润滑脂泄漏的概率增加。由于通常二级分配器的出脂口数量大于一级分配器，润滑脂溢出多数出现在滚道润滑的二级分配器，如图三所示。与轴承密封圈漏脂类似，二级分配器的润滑脂泄漏会造成轴承润滑不足，降低轴承工作寿命；同时，溢出的润滑脂使轮毂内的维护工作难度加大，甚至造成着火、滑倒等安全隐患。
　　二级分配器润滑脂泄漏的原因主要包含以下两种：1.注脂管未有效插入分配器接口（出脂口） ；2.分配器内部存在堵塞。
　　针对个原因的解决方案是严格控制工厂装配质量，并加强装配技术培训；第二个成因的解决方案，则是工厂检测过程中的润滑系统试运行，试运行可以将集中润滑系统的故障提早暴露出来，通过改进避免到风场解决，从而有效降低维护成本。
　　2.3 轴承轮齿润滑不充分
　　集中润滑系统中，轴承轮齿的润滑是通过润滑小齿与变桨驱动齿轮啮合涂脂实现的，如图四所示。润滑小齿轮固定在轮毂肋板上，与变桨驱动齿轮啮合，将润滑脂均匀附着在变桨小齿轮上，以减小其齿面磨损，提高工作寿命。
　　如果润滑小齿轮的宽度小于变桨小齿轮与轴承轮齿的啮合宽度，或者润滑小齿轮与变桨小齿轮在齿轮宽度方向未对齐，就有可能造成变桨小齿轮与变桨轴承的传动副局部没有得到润滑，降低变桨小齿轮和轴承的使用寿命。该故障可以通过严格控制设计与装配质量来避免。
　　2.4 输油管堵塞问题
　　由于集中润滑系统引入压力泵为润滑脂的输送提供动力，因而压力泵的排空问题同样存在于润滑系统。图五所示的故障是由于压力泵启动前未完全排出空气，造成输脂管路的堵塞。
　　除此以外，润滑脂的粘度也是润滑脂输送管路堵塞的一个原因。由于国内的风电机组主要安装于东北、西北、华北的寒冷区域，润滑脂在冬季低温环境下的粘度明显降低，流动性变差，进而造成润滑脂流动不畅，甚至堵塞输脂管。润滑脂流动不畅会造成轴承滚道与轮齿润滑不充分，管路堵塞则可能会使整个润滑系统失效，造成致命影响。
　　压力泵的排空可以通过严格遵守压力设备的安装说明操作来实现；而针对管路堵塞问题，则须在润滑脂的选型过程中，依据机组的运行环境条件慎重选择来有效避免。
　　2.5 润滑系统可靠性问题
　　集中润滑系统的可靠性问题分为机械与电气两个方面。由于集中润滑系统位于旋转的风轮内，而风轮与外界环境连通，因此系统的可靠性会同时承受离心力、振动与环境温度三方面的考验。
　　影响系统可靠性的因素中，振动造成的故障Z为常见。图五是风电机组运行过程中，由于振动使润滑小齿轮支架断裂失效，润滑小齿轮被卷入变桨小齿轮与变桨轴承的传动副，使变桨系统无法运转，进而造成故障停机。针对该故障，对原支架结构进行改进，增加强度并对连接螺栓采取了防松措施的解决方案。由于振动引起的故障与离心力不同，无法精确判断其作用方向、大小与频次，并且轮毂内部的维护难度相对机舱更大，因而难以准确的做出对应的预防措施，或及时对故障做出预警。所以针对集中润滑系统，必须采用更大的安全系数设计标准，增加防松措施，严格控制装配质量等多方面手段来防止振动故障的发生。
　　除了对机械系统的影响，振动通常还会使润滑系统控制器内部的电缆连接发生松动，无法控制润滑系统正常工作，造成故障停机。
　　温度对系统可靠性的影响主要体现在润滑系统零部件的材质方面。低温型风机集中润滑系统的电缆表层材质，在低温环境下（-40℃）要能保持韧性，从而有效保护内部的光纤不被折断。低温环境的风场有时在风况并不恶劣的条件下，也出现的通信和润滑故障便是由此原因造成的。目前对于低温环境造成的可靠性问题，主要的解决方案是使用具备耐低温工作条件的电缆。
　　离心力对系统可靠性的影响，由于其方向与大小的可预见性，通常在设计过程中已经采取了有效的防范措施，因而出现故障停机的机会很少。
　　3　结论
　　集中润滑系统的优点不言而喻，但是为了Z大限度的发挥其优势，减少故障的发生，装配与调试过程中，需要做到以下几点：
　　（1）严格控制装配质量，避免小的疏忽，造成大问题；
　　（2）出厂前，进行一段时间的试运转（连续运转时间Z好不少于6小时）；
　　（3）调试过程中与润滑系统供应商密切沟通，选择合适的润滑时间设置。
　　尽管集中润滑系统相较于传统的手动润滑，存在一些问题需要解决，但是通过实际经验的积累，以及针对故障有效的持续改进，集中润滑系统相对手动润滑的效率与省力优势必将更加明显，从而是风电机组的可利用率得到进一步的提升。