目前在陸上主流風力發電機的功率是4~6MW，海上主流風機的功率在8MW左右，一些廠家最大的機型已經突破15MW，世界最大的海上風機功率為16MW。

當前各風力發電機組的制造商還是以進口品牌的潤滑油作為風機齒輪箱潤滑油。進口品牌的潤滑油有：殼牌（SHELL）的OmalaS5 Wind 320，美孚（MOBIL）的SHCXMP 320，福斯（FUCHS）的RENOLINUNISYNCLP320，嘉實多（CASTROL）的CT320。下面就以上潤滑油在明陽半直驅風機上的使用情況進行分析，以期對國內大功率風機制造商的潤滑油選擇有所幫助。

2.1 基本性能

各進口油品的基本性能詳見表1

表1.各進口品牌潤滑油性能參數（典型值）

從上表1可以看出基本性能各品牌沒有大的差別，基本相同，都能滿足齒輪嚙合過程對潤滑油的基本要求。

2.2 抗乳化性

抗乳化性對風機齒輪箱潤滑油比較重要，風機安裝在自然環境中，容易受氣候條件的影響，而齒輪箱又與大氣相通，因此比較容易吸收空氣中的水分。抗乳化性能差的潤滑油，不僅在水的侵入后呈現外觀的乳化，而且會造成對齒輪和軸承的潤滑性能下降，嚴重時還可造成金屬零件的生銹或腐蝕，因此齒輪油乳化后必須必須予以更換。各品牌潤滑油的抗乳化性指標詳見表2.

表2.各進口品牌潤滑油性能參數（典型值）

從表2中可以看出品牌4潤滑油的指標比較低，在實際使用中品牌4的潤滑油容易乳化。

2.3 氧化安定性及剪切安定性

氧化安定性反映的是潤滑油對長期暴露于空氣中氧化的快慢和程度，以及對于氧化造成的油泥生成和黏度增長的抑制能力。潤滑油的氧化不僅影響潤滑油的清潔程度，也會對造成其潤滑能力的下降。

剪切安定性反映的是潤滑油在齒輪和軸承運轉時的剪切條件下保持黏度穩定的性能，對潤滑油的使用壽命影響很大。各潤滑油的氧化安定性及剪切安定性的典型性詳見表3。

表3.各進口品牌潤滑油性能參數（典型值）

從表3可以看出各品牌潤滑油參數基本一致，在實際使用中各品牌的這兩個性能沒有出現大的差異。

2.4 承載能力

承載能力是齒輪潤滑油最關鍵的性能。反映承載能力的指標有：FZG失效級別、FE-8軸承測試，以及四球試驗等。各潤滑油的上述典型指標詳見表4。

表4.各進口品牌潤滑油性能參數（典型值）

從表4可以看出各潤滑油參數基本一致。在實際使用中也沒有顯著差別，都能滿足正常的使用要求。

2.5 微點蝕

該指標是反映潤滑油對微點蝕的防護能力。各潤滑油的FVA微點蝕典型指標詳見表5。

表5.各進口品牌潤滑油性能參數（典型值）

從表5中右以看出各潤滑油的指標基本相同，在實際使用中沒有顯著差異。

2.6 泡沫特性

泡沫特性對于風機齒輪箱也是一項很重要的性能，由于風機齒輪箱結構緊湊、高速級轉速高，且功率尺寸比也大于一般的工業齒輪箱，因此其不僅更容易生成泡沫，而且消泡時間也更短。如果潤滑油的泡沫特性不好，則不僅響潤滑性能，過多的泡沫也可能溢出污染空濾，或從機械密封處外溢影響現場操作條件與安全。潤滑油泡沫特性的評價方法，目前除傳統的吹氣法測試外，Flender齒輪箱泡沫評定法也已被許多齒輪箱生成廠家采用。各潤滑油的泡沫傾向性/穩定性，Flender泡沫測試典型值詳見表6。

表6.各進口品牌潤滑油性能參數（典型值）

從表6中可看出各潤滑油的指標基本一致，差別不大。但是在實際使用中的差別較大。原因有兩個方面：第一，每種潤滑油的消泡添加劑不同，品牌2潤滑油使用的是含硅類復合消泡劑，其它潤滑油都是以非硅類消泡劑為主。第二，潤滑系統的精濾濾芯可能會把含硅類消泡劑濾除。應用經驗表明，以含硅類消泡劑為主的潤滑油，其泡沫特性會在使用一段時間后變差并很快超出控制標準。在我們的實際使用中，品牌1和品牌3在長期運行條件對泡沫的抑制作用相對更好。另外，含硅類消泡劑對潤滑油的清潔度檢測會產生干擾，一般不能使用激光顆粒技術法，而只能采顯微鏡觀測法，不僅效率低，檢測結果的誤差也比較大。

2.7 油膜的耐腐蝕性

耐腐蝕性能對風機齒輪箱尤其是海上風機齒輪箱尤為重要。大功率風機齒輪箱內部空間大，存儲的空氣量也就更多。風機從出廠到調試發電這段周期長達幾周甚至數月，大多數的風機在沒有并網時，潤滑系統都不能進入工作狀態，因此齒輪箱在這段周期中得不到潤滑。如果油膜的耐腐蝕性較差，則齒輪和軸承就可能會生銹。各潤滑油油膜的鹽霧試驗結果詳見表7。

表7.各進口品牌潤滑油性能參數（典型值）

從表7可以看出品牌1（殼牌OmalaS5 Wind）最好。

2.8 低溫性能

潤滑油的低溫性能是由基礎油的類型和添加劑所決定的。潤滑油的低溫黏度可間接反映潤滑油的低溫性能，各潤滑油的基礎油類型和低溫黏度詳見表8。

表8.各進口品牌潤滑油性能參數（典型值）

從表8可以看出，基礎油為m-PAO的低溫性能都不錯。品牌1、3和4的低溫試驗結果接近，單從泵送性看，這幾種油在-15℃可以使用通用的潤滑系統。但由于低溫時潤滑油的黏度很高，空氣釋放性非常差，導致油中夾帶的氣泡很多，并不能用于實際帶載運轉的潤滑。臺架測試發現在-5℃時情況有所改善，泵送性、空氣釋放性都顯著提升，可使潤滑系統帶載工作。這個溫度比目前通用標準采納的5℃低溫啟動溫度降低了10℃，因此這幾種油對于低溫條件運行有一定的優勢。

3.1 存在的問題

綜上所述，四個進口品牌的潤滑油在大功率風機齒輪潤滑上使用，基本都能滿足使用要求。但也存在一個共性問題，即潤滑油自身所形成的油膜耐鹽霧腐蝕性差，不能為潮濕或鹽霧條件下未投入運轉的齒輪箱提供有效的抗腐蝕保護。

3.2 解決辦法

由于潤滑油為流動液體，其在齒輪或軸承表面形成的掛壁油膜并不能維持很長時間，因此造成潤滑油油膜耐久性不好，不能保證長時間的抗腐蝕能力。因此對于齒輪箱的防腐蝕問題，并不能單純依靠潤滑油解決，而應該在風機上想辦法，并采取其他更為有效的措施：

1）增加機械式潤滑油泵，保證風機在空載轉動時，油泵能夠泵送油給齒輪和軸承進行潤滑；

2）為風力發電機配套小型潤滑系統，該系統在調試之前可為齒輪箱提供潤滑油；在調試完成，可將該小型潤滑系統拆下循環使用。該潤滑系統的動力可以采用小型風力發電機；

3）在潤滑油或中添加氣相防銹劑，或為齒輪箱配備專用的氣相防銹劑釋放裝置。這兩種方式都可以齒輪箱內部空間中不斷釋放氣相防銹因子，從而防止金屬生銹，目前已有成熟的產品，例如RenolinVCI BOOST。

結合我司對國內主流的進口品牌潤滑油在大功率風機齒輪箱上的實際使用經驗以及實驗條件下的測試評估，可以得出結論：品牌1潤滑油的綜合性能較為優秀，是一款值得推廣的潤滑油。

參考文獻：

[1]中華人民共和國國家標準GB/T33504.3-2017[M].155066*1-55894

[2]機械設計手冊編委會.機械設計手冊：3卷[M].北京：機械工業出版社,2004：20-78

作者：明陽智慧能源集團股份有限公司 陳建民