增速箱齿轮油性能系列讲座之二-优异的抗泡沫性能.doc

奥吉娜风电润滑油性能系列讲座之二
——优异的抗泡沫性能
随着中国风电行业迅猛发展，运行维护工作中暴露出了诸多问题。如目前的运行现场齿轮箱油泡沫多的问题对于风电场的技术人员来说早已司空见惯。而很多人存在这样的误区：认为泡沫多是由于风电机组的高速率高压运转，导致齿轮箱中搅拌剧烈，从而会产生大量泡沫，当风机停机时泡沫自然会减少，不会引起什么大的危害。
其实则不然，风电齿轮油泡沫问题还会带来诸多严重的机械问题：首先大量的泡沫会使齿轮油从加注口溢出，造成润滑油流失，同时也带来了火灾等安全隐患；其次，泡沫会增大齿轮箱润滑油的可压缩性使泵送到各润滑点油量不足，从而使啮合部位摩擦过大而导致局部过热，进而会引起擦伤、点蚀等严重磨损；再者，泡沫多会影响润滑油对齿轮和轴承的散热效果，使得温度过高，加速油品变质；最后，风电齿轮油中的大量的泡沫会增大润滑油与空气接触面积，加速油品的氧化变质，降低油品的使用寿命。
导致风电齿轮箱中泡沫产生的原因有很多，总结出来主要有以下几点：
（1）齿轮运转过程中，搅拌剧烈，从而将空气带入到油中。
（2）齿轮油中加入的抗磨剂、极压剂等添加剂，都是极性物质，它们的表面张力比
较大，会起到稳定气泡的作用，导致油品难以消泡。
（3）齿轮箱中润滑油量少时，更容易产生泡沫。因为润滑油少时，齿轮暴露在空气
中的部分大，搅拌过程中更容易在润滑油中引入空气，所以更容易产生泡沫。
（4）风电齿轮箱中的多级过滤材料与消泡剂化学性能相似，因此过滤材料会吸附一
部分的消泡剂，导致消泡剂损失，从而使得齿轮油泡沫性变差。
在了解了风电增速箱箱润滑油的危害及产生的主要原因之后，作为国内唯一一家专业的风电润滑油研发企业，我们主要从产品的配方设计和泡沫性评价方法入手深入研究，解决目前风电齿轮箱存在油品泡沫多的问题。
目前，评价风电齿轮油泡沫性的评价方法有传统的玻璃器皿法ASTM D892（如图1所示）及新型Flender（弗兰德）泡沫性试验GG-V425（如图2所示）。

图1 ASTM D 892泡沫试验 图2 Flender泡沫性实验仪器

玻璃器皿ASTM D892试验方法是用来确定齿轮油表面泡沫形成的趋势，观察泡沫的形成和消退，但此方法与风电齿轮油的实际运行没有关联性，无法模拟风电齿轮油的运行状况，所以对于评价风电齿轮油的泡沫性不具有实际的应用意义。而Flender泡沫性试验最初是国际一流的风电增速箱生产企业Flender公司开发的内部试验，由于与风机齿轮箱的运行实际情况接近，能够给出颇具价值的信息，所以得到齿轮箱厂商和风电企业的认可，要求新使用的油品必须通过Flender泡沫性试验方可推荐。并于2012年转化为ISO12152作为评价工业齿轮油抗泡性的国际标准试验方法。
奥吉娜公司的全合成风电齿轮油获得Flender认证，各项性能全面通过弗兰德齿轮箱的要求，而其中的泡沫性就是依据弗兰德泡沫性试验来进行的评价。
作为风电润滑油研发和生产商，为了提高润滑油的抗泡沫性，配方设计中利用合适的消泡剂来赋予润滑油好的抗泡性。众所周知，泡沫的形成机理是空气被搅入到油中后，周围被极性比较大的添加剂包裹并稳定，从而形成了气泡。而消泡剂消泡的原理是，消泡剂的表面张力小可以湿润并破坏泡沫的表面，减少泡沫的弹性，进而深入到泡沫的薄层中。一旦消泡剂渗入泡沫里，润滑油就会紧随其后，从而泡沫破裂，空气释放出来。
另外，经大量试验研究发现，风电润滑油的消泡剂不能使用传统的润滑油消泡剂，必须进行特殊开发。因为风电齿轮油粘度较大，某些消泡剂在其中的分散性会差，其分子的舒展性也差，所以消泡功能就会大打折扣。再者，风电齿轮油中加入了抗微点蚀的特殊添加剂，使得风电齿轮油的消泡剂不同于普通的工业齿轮油中的消泡剂。另外，消泡剂的量也必须要足够准确，过多的消泡剂和过少的消泡剂是一样的，都起不到消泡的作用。
奥吉娜研发团队依据弗兰德泡沫性实验要求，充分考虑了润滑油粘度、过滤材料等因素后，研发出了一种特别适于风电齿轮油的消泡剂，并对其加入量也做了许多对比试验，该研究成果成功应用于风电合成齿轮油SHG320中。
依据Flender（弗兰德）泡沫性试验GG-V425的试验要求，对全合成风电齿轮油SHG320进行了泡沫性评价（实验结果见图3），在整个实验过程中，形成的泡沫量不到5%，远远小于Flender试验要求的15%，抗泡沫性能优越。同时消泡剂的特殊结构也减少了过滤设备对它的吸附，使得使用过程中损耗减小，完全满足了风电齿轮油长寿命的要求。

图3 奥吉娜SHG320风电齿轮油弗兰德泡沫性实验结果

通过上述讲解，为了风电机组能够高效、长期、稳定运行，希望风机制造者及使用者更加重视风电齿轮油抗泡沫性能，推荐选择的风电增速箱齿轮油首先必须通过Flender泡沫性试验评定，不要让小小的泡沫成为风电机组停机的影响因素。