風(fēng)電潤滑脂樣品取樣技術(shù)研究與改進(jìn)

楊 洋，趙 磊，王海斌

（中節(jié)能風(fēng)力發(fā)電（張北）運維有限公司，河北張家口 075000）

0 引言

軸承是風(fēng)力發(fā)電機組傳動系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，軸承運行狀態(tài)的優(yōu)劣，直接影響了風(fēng)電機組的發(fā)電量和可利用率[1-2]。如果軸承出現(xiàn)故障而又沒有被及時發(fā)現(xiàn)，則會導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，輕則軸承損壞并導(dǎo)致風(fēng)電機組故障停機，重則可能引起風(fēng)機火災(zāi)等重大事故[3]。但是風(fēng)電機組的大部分軸承處于封閉狀態(tài)，在不拆開軸承的情況下很難判斷其運行狀態(tài)和剩余使用壽命。如果能通過對軸承在運行過程中排出的潤滑脂對軸承運行狀態(tài)進(jìn)行判斷，則可為風(fēng)電場對軸承的預(yù)知預(yù)檢工作提供有力支撐，在節(jié)約大量運維費用的同時，提升機組運行可靠性和安全性[4-7]。

1 潤滑脂檢測行業(yè)現(xiàn)狀

與風(fēng)電機組潤滑油檢測一樣，風(fēng)電機組潤滑脂檢測是風(fēng)機油品檢測的重要組成部分[8]。但是，大部分風(fēng)電企業(yè)自建的一方檢測實驗室很少開展?jié)櫥瑱z測項目。在項目和數(shù)量方面，潤滑脂的檢測與潤滑油的檢測存在一定差異，主要原因有以下5 個。

（1）流動性差。潤滑脂和潤滑油不同，潤滑脂的流動性差、分散性較強，且在不拆開軸承的情況下取樣困難，檢測結(jié)果的代表性較差。

（2）時效性差。目前風(fēng)電機組潤滑脂的使用壽命一般為半年，每半年就會通過向軸承內(nèi)加注新潤滑脂的方式將舊潤滑脂擠出，來保證軸承潤滑效果的可靠。而對從排油孔/密封圈排出的潤滑脂進(jìn)行取樣檢測，受加注潤滑脂頻率的影響較大[9]。另外，每臺風(fēng)機內(nèi)需要關(guān)注運行狀態(tài)的軸承數(shù)量遠(yuǎn)比齒輪箱要多，這些因素會導(dǎo)致檢測結(jié)果的時效性不足。

（3）檢測時間長。對潤滑脂本身潤滑性能的指標(biāo)檢測，一般單個樣品的單個項目都需要較長的時間（3 h 以上）。

（4）檢測效率低。潤滑脂檢測前一般需要對潤滑脂樣品進(jìn)行充分的消解處理來制備樣品，對檢測人員的要求比較高，且對檢測效率影響較大。

（5）判別標(biāo)準(zhǔn)少。目前風(fēng)電行業(yè)內(nèi)對風(fēng)電機組潤滑脂的性能方面的判別標(biāo)準(zhǔn)非常少，且在使用過程中存在較大的不適應(yīng)性。

仔細(xì)研究以上限制潤滑脂檢測發(fā)展的多個因素，可以發(fā)現(xiàn)檢測效率是困擾潤滑脂檢測項目開展的核心問題。而提高潤滑脂檢測效率的關(guān)鍵，就是改進(jìn)現(xiàn)有潤滑脂的取樣技術(shù)。

2 潤滑脂檢測取樣技術(shù)現(xiàn)狀

潤滑脂取樣最大的困難在于它的流動性差且容易黏連。以鐵磁顆粒濃度這個潤滑油和潤滑脂均需要檢測的項目為例[10]，檢測這個項目所需的樣品管是2 mL/5 mL 的離心管，檢測時只需要使用注射器或塑料滴管，就可以很輕松將樣品送入離心管。但是由于潤滑脂的流動性差，使用微量注射器或塑料滴管，均不能將潤滑脂吸入其中，更不能將潤滑脂注入到離心管中。

目前國內(nèi)的潤滑脂檢測取樣[11]，是用藥勺從樣品瓶中多次取樣，逐漸將潤滑脂填滿離心管（圖1）。這一方法雖然成本較低，但是取樣效率不高且樣品中會殘留很多的氣泡。

圖1 國內(nèi)外潤滑脂取樣工具對比

國外使用最多的是名為GREASE THIEF 的現(xiàn)場一次性取樣工具，其取樣效率高，但每個取樣工具的成本接近40 元，且取樣量有限，僅能滿足1 個檢測項目的使用需求。

3 潤滑脂檢測取樣技術(shù)改進(jìn)

3.1 采樣工具改進(jìn)

經(jīng)過與廠家及潤滑脂檢測技術(shù)專家的溝通研究，決定使用敞口注射器進(jìn)行取樣。與微量注射器和塑料滴管相比，敞口注射器最大的特點就是頭部與注射器器身的直徑接近，能夠?qū)櫥胱⑸淦髦?，大幅提高取樣效率（圖2）。

圖2 3 種取樣工具的對比

3.2 潤滑脂加熱及攪拌

敞口注射器可以解決潤滑脂不能吸入的問題，但是卻會受到現(xiàn)場送檢潤滑脂樣品量的影響。經(jīng)過測試，為了使敞口注射器能一次性地吸入足夠量的樣品，要求送檢潤滑脂的高度不能低于敞口注射器高度的3/5（圖3）。對于風(fēng)電機組內(nèi)部分軸承，現(xiàn)場人員只能夠取得少量的潤滑脂樣品。使用敞口注射器對潤滑脂樣品進(jìn)行多次取樣，會造成注射器內(nèi)存在無法排出的空氣，最終影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

圖3 敞口注射器與樣品瓶高度比對

經(jīng)過與行業(yè)專家的共同探討與反復(fù)測試，決定采用對潤滑脂樣品加熱的方法來提高潤滑脂的流動性，進(jìn)而降低采樣難度。根據(jù)潤滑脂性能指標(biāo)的不同，將潤滑脂分為發(fā)電機軸承潤滑脂和主軸偏航變槳潤滑脂兩大類[8]。對于發(fā)電機軸承潤滑脂，在用敞口注射器取樣前，將其在40 ℃的溫度下加熱2 h；而對于主軸偏航變槳潤滑脂，則是在60 ℃的溫度下加熱2 h。

對于加熱后的潤滑脂，對樣品瓶進(jìn)行輕輕的敲打，就可以使?jié)櫥p易的聚集在樣品瓶的一側(cè)（圖4）。使用敞口注射器吸取樣品時，也可以一次吸取成功。

圖4 加熱后的潤滑脂

另一方面，對加熱后的潤滑脂進(jìn)行攪拌，可以起到一定的“搖勻”效果，可以在一定程度上解決由于潤滑脂流動性不足造成的檢測結(jié)果代表性不強的問題。

4 效果比對

與傳統(tǒng)的通過樣品勺對潤滑脂樣品進(jìn)行取樣的方法相比，使用敞口注射器+樣品加熱攪拌的潤滑脂采樣技術(shù)，無論是檢測效率還是取樣質(zhì)量，都有了質(zhì)的提升。

4.1 取樣效率

使用藥勺，每個樣品需要檢測人員操作約為5 min 才能完成采樣；而使用改進(jìn)后的采樣技術(shù)，每個樣品的取樣時間可縮短至2～3 min。（樣品加熱的2 h 不需要人工干預(yù)，可通過平行工作予以抵消）

4.2 取樣過程

傳統(tǒng)的藥勺采樣，需要分次進(jìn)樣，會在取樣管中保留一定量的空氣，潤滑脂樣品的有效體積降低，進(jìn)而影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。而改進(jìn)后的采樣技術(shù)，將潤滑脂一次性打入取樣管中，可以利用潤滑脂將樣品管中的空氣含量排至最低，最大限度保證檢測結(jié)果的可靠性。

4.3 取樣效果

選擇3 個潤滑脂樣品，分別通過傳統(tǒng)方法和改進(jìn)方法進(jìn)行取樣，每個樣品每種取樣方法重復(fù)檢測3 次，然后進(jìn)行鐵磁顆粒濃度檢測（鐵磁顆粒濃度使用同一臺FerroQ 鐵量儀，同一操作人員在同一實驗室進(jìn)行檢測），檢測結(jié)果見表1 和表2。由此看出，傳統(tǒng)方式取樣后檢測合格率為66.67%，改進(jìn)后合格率提升為100%。

表1 傳統(tǒng)取樣方法檢測結(jié)果

表2 改進(jìn)取樣方法后檢測結(jié)果

5 總結(jié)與展望

通過對潤滑脂檢測采樣技術(shù)的研究和改進(jìn)，可有效提高風(fēng)電油品實驗室對潤滑脂的檢測效率和檢測質(zhì)量，這對于潤滑脂檢測項目在風(fēng)電油品實驗室的開展具有積極的推動作用，也能為風(fēng)電場的密封軸承預(yù)知預(yù)檢工作奠定良好的基礎(chǔ)。