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风电设备的润滑与磨损
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一、风电行业概括

•国家“十一五”规划，大力发展风电，全国已有近百个风力发电
场共安装了数千余台风力发电机组。
•我国与风力发电相关的制造企业也有近百家。
•预计到2020年世界电力需求上升到约26万亿千瓦时，到时即使
只成功利用了三分之一的风能资源，即可满足世界电力需求。
•风力发电成本将大幅降低，技术装备国产化比例提高，海上风
力发电将成为重要能源形式。
•中国将成为世界上最大的风电市场和风能设备制造中心，我国
风电可能在2020年之后，将成为第三大主力发电电源。
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二、风电设备及运行特点

•风力发电机组设备昂贵
•工作环境恶劣，大多在山谷旷野处和近海地区的
•现场不便对主要部位进行拆卸维修
•确保可靠稳定的长周期运转，是最机组根本运行条件
•要求风力发电机组具有极高的可靠性
•要注重风力发电机组平时的维护，而不是维修
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三、润滑在风力发电机组运行中的重要性

•风能设备投资成本高，根据美国斯坦福大学的调研，以
1.5MW的风力发电机组的单位发电成本计算，每年的运
行和维护成本约占18％。
•因此要加大对整个风力发电机组的润滑管理与状态监
测，减少备件的磨损和更换，提高装置运行可靠性，提高
风力发电机的盈利能力。
•润滑油脂作为风力发电机正常运转的不可缺少的重要部
件，它的选择和维护直接影响到风力发电机的正常运转和
发电成本。
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•国际上一些组织机构，针对日益增长的风力市场，纷纷
制定了相关的润滑维护指导，以便提高风力发电设备的运
转可靠性。
•如丹麦能源局2002年颁布了风力发电机技术指导，美国
国家标准协会（ANSI）、美国齿轮制造商协会
（AGMA）、美国风能协会（AWEA）联合制定了
ANSI/AGMA/AWEA6006-A03风力发电机用齿轮箱的设
计与规格的标准。
•针对齿轮箱、液压站、轴承等部件的安装、维修、维护
进行指导和规范。
•其中对润滑油脂的维护与监测都有具体的要求。
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四、风力发电机组的润滑特点及技术要求

风力发电机
主要的润滑部位：

•齿轮箱
•主轴承
•发电机轴承
•叶片轴承
•偏航系统轴承与
齿轮
•液压刹车系统
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（一）齿轮箱磨损、润滑特点和技术要求

•齿轮箱是风力发电机的主要润滑部位，用油量占风力发
电机用油量的3/4左右。

•齿轮箱可以将很低的风轮转速（600kW的风力发电机
通常为27r/min）变为很高的发电机转速（通常
1500r/min），多采用油池飞溅式润滑或压力强制循环
润滑。
•齿轮箱润滑油受气候温差、湿度等影响较大，并且处于
相对偏远的地区，维修不便，因此设计要求齿轮箱使用
寿命长、承受负荷大等
齿轮的材料
1.齿轮材料的基本要求：
（1）应使齿面具有足够的硬度和耐磨性；
（2）齿心具有足够的韧性，以防止齿面的各种失效；
（3）同时应具有良好的冷、热加工的工艺性，以达到齿轮
的各种技术要求。
2.常用的齿轮材料：

各种牌号的优质碳素结构钢、合金结构钢、铸钢、铸铁和
非金属材料等。一般多采用锻件或轧制钢材。
（1）当齿轮结构尺寸较大，轮坯不易锻造
时，可采用铸钢件；
（2）开式低速传动时，可采用灰口铸铁或球墨铸铁
（3）低速重载的齿轮易产生齿面塑性变形，轮齿也
易折断，宜选用综合性能较好的钢材；
（4）高速齿轮易产生齿面点蚀，宜选用齿面硬度高
的材料；受冲击载荷的齿轮，宜选用韧性好的材料。
3.钢制齿轮的热处理：

●表面淬火

表面淬火常用于中碳钢和中碳合金
钢，如45、40Cr钢等。表面淬火
后，齿面硬度一般为40～
55HRC。

特点是抗疲劳点蚀、抗胶合能力
高。耐磨性好；由于齿心部分未淬
硬，齿轮仍有足够的韧性，能承受
不大的冲击载荷。
钢制齿轮的热处理：

●渗碳淬火

渗碳淬火常用于低碳钢和低碳含金
钢，如20、20Cr钢等。渗碳淬火后
齿面硬度可达56～62HRC，而齿轮心
部仍保持较高的韧性。

轮齿的抗弯强度和齿面接触强度高，
耐磨性较好，常用于受冲击载荷的重
要齿轮传动。
三、风力发电机齿轮箱的失效形式

•轮齿折断
•齿面点蚀
•齿面磨损
•齿面胶合
•塑性变形
（一）轮齿折断：
1.由于多次重复的弯曲应力和应力集中造成的疲劳折断；
2.由于突然严重过载或冲击载荷作用所引起的过载折断。
（二）齿面点蚀：

齿轮工作时，在齿面啮合处，由于循环交变应力长期作
用，当应力峰值超过材料的接触疲劳极限，经过一定应力
循环次数后，先在节线附近的齿轮表面产生细微的疲劳裂
纹。随着裂纹的扩展，将导致小块金属剥落，产生齿面点
蚀。