齿轮箱冷却与润滑-课件

齿轮箱冷却与润滑SL1500风力发电机组一、润滑与冷却系统的作用

齿轮箱的润滑十分重要，良好的润滑能够对齿轮和轴承起到足够的保护作用。此外还具有如下性能：

1)减小摩擦和磨损，具有高的承载能力，防止胶合。

2）吸收冲击和振动。

3）防止疲劳点蚀。

4）冷却、防锈、抗腐蚀。齿轮箱冷却与润滑

SL1500风力发电机的齿轮箱采用飞溅润滑+加压润滑方式，此种方式可以起到更好的润滑作用。系统采用ShellHD320合成润滑油，它在极低温度状况下具有较好的流动性；在高温时的化学稳定性好并可抑制黏度较低。齿轮箱冷却与润滑润滑油润滑脂基础知识润滑油基本知识润滑油和液压油的功能润滑油（润滑脂）的作用：润滑（即防止两个磨擦点互相接触产生干摩擦）减少磨擦和磨损提高设备工作效率延长设备或零件的使用寿命密封防锈减少噪声和振动液压油的作用：除了润滑油的作用外，还有能量传递、转化和控制的作用。影响润滑效率的因素粘度如果润滑剂粘度太低，则不能形成满意的油楔。如果粘度太高，体摩擦可能大到足以限制表面间的相对运动。温度正常情况下温度升高，粘度下降。在正常操作温度下工作良好的轴承，可能在太热或太冷的情况下不能正常工作。载荷载荷越大，油膜越薄。在过载情况下，两固体表面可能会发生接触滑动速度滑动速度越快，油膜越厚。当设备起动或停机时，运动表面有互相接触的趋势。润滑油=基础油+添加剂基础油和润滑剂性能基础油的性能受以下因素的影响：原油的原产地

不同地区的原油其物质组成不同，这便会影响到基础油的性能。溶剂精炼的深度

得到同样的质量，一些原油可能需要深度精制。精炼工艺的类型

与只经过溶剂精炼得到的油相比，深度加氢处理后得到的基础油与原油产地关系降低。基础油化学组成溶解性挥发性油品表面活性粘度&粘度指数氧化稳定性清洁性密封件相容性配方稳定性沉积物形成粘度增加酸性物质形成金属腐蚀粘度增加沉积物形成泡沫空气释放性抗乳化性低温流动性能量损失抗磨损保护冷却效能基础油质量对润滑油性能至关重要润滑油基础油矿物基础油石油经过常压、减压蒸馏，脱蜡、脱沥青，溶剂酸碱精炼等处理而得到的基础油特点：经济，性能可以很好，取决于基础油的炼制、添加剂，以及调配工艺合成基础油石化原料经过化学处理工艺（如高压聚合）得到的基础油特点：成本高，性能很好什么是添加剂？随着机械工业的发展，对润滑剂的要求愈益严格。为了满足要求就必须：通过新的炼制方法来提高基础油质量使用添加剂添加剂可被用来：赋予新的实用的性能;加强基础油的性能;减缓油品发生我们所不希望变化的速度。添加剂类型抗氧化

提高油品使用寿命，抵抗氧化抗腐蚀

防止锈蚀和化学侵蚀，中和酸性物质油性剂

提高负载承受力，对磨损有适度的防护作用抗磨剂

提供防护性化学涂层，防止滑行上的磨损极压剂

对极端负载和运行条件下提供润滑清净剂

中和酸，通过减少油泥来清洗金属零件分散剂

通过悬浮成小颗粒来降低积垢，中和酸粘度指数改进剂

降低由于温度变化带来的粘度变化降凝剂

改进低温流动性能增稠剂

对油品通过粘附性，使油品能停留在位抗乳化

使水与油分离消泡剂

提供对泡沫的抵抗力，释放已吸入的空气润滑油的重要特性粘度是润滑油最主要的特性其它重要特性有：粘度指数中和值密度和比重抗磨性和极压性倾点抗乳化性闪点空气释放性燃点抗泡性氧化稳定性腐蚀性粘度的定义：液体在流动时，在其分子间产生内摩擦的性质，称为液体的黏性，粘性的大小用黏度表示，是用来表征液体性质相关的阻力因子。粘度又分为动力黏度.运动黏度和条件粘度。液体粘度度量了其阻碍流动的能力粘度是润滑油最重要的指标它是形成润滑油膜的最主要的因素，同时也决定了润滑剂的负载能力在同样条件下，低粘度液体比高粘度液体更易于流动粘度单位通常用厘斯cSt,mm2/s来表示。通常用SAE,ISO级别来描述粘度。粘度

40℃时粘度，厘斯

ISO粘度等级运动粘度运动粘度中间值极限ISOVG22.21.98--2.42ISOVG33.22.88--3.52ISOVG54.64.14--5.06ISOVG76.86.12--7.48ISOVG10109.0--11.00ISOVG151513.5--16.5ISOVG222219.8--24.2ISOVG323228.8--35.2ISOVG464641.4--50.6ISOVG686861.2--74.8ISOVG10010090.0--110ISOVG150150135--165ISOVG220220198--242ISOVG320320288--352ISOVG460460414--506ISOVG680680612--748ISOVG10001000900--1100ISOVG150015001350--1650工业润滑油ISO粘度等级温度粘度指数

粘度指数反映了油的粘度随温度变化的特性液体的粘度会随温度变化而变化润滑油随温度升高而变稀油的粘度指数越高，粘度随温度的变化幅度越小。该指标是运行于较大温度范围内的润滑油的重要指标倾点定义:倾点是在指定条件下冷却油品，使其能够流动的最低温度。许多矿物油中都含有可溶性蜡。当油被冷却时,这些蜡会析出晶体交连成网状,油则吸附在蜡晶体上,随着蜡晶体越来越多,油逐渐失去流动性。重要性--倾点表征油品的流动特性及其在低温下保持润滑的能力。润滑剂的实际能使用的最低温度应比其倾点高10℃以上。闪点定义:

当火焰周期性闪过油面时，能使油气断续点燃最低温度。重要性--闪点可测量出物质与空气形成可燃气的倾向。因此它是物质着火危险性的综合指标。在可燃物的使用规则中常涉及到闪点。在闪点着火的可能性很小,这不仅是因为必须将油加热到此温度,而且还必须将明火靠近油蒸汽。润滑脂的选择决定基础油的粘度要求(温度,转速,轴承类型)决定轴承工作温度(皂基类型)轴承工作环境–高温,潮湿等(皂基类型)是否需要EP极压型润滑脂?振动负荷(固体润滑剂)?润滑方式-如集中润滑否(NLGI1?)或终生润滑不需换脂?润滑脂的定义与组成ASTM润滑脂的定义：一种由稠化剂分散于液体润滑剂的固态至半液态的物质

润滑脂组成基础油稠化剂添加剂基础油(80-85%)润滑脂添加剂(5-10%)稠化剂(10-15%)静止状态纤维网流动状态纤维分离纤维顺向排列恢复静止纤维重新联结润滑脂的工作原理静止状态纤维网流动状态纤维断裂不可恢复（失效）润滑脂的工作原理传统皂基脂锂基脂钙基脂钠基脂铝基脂锂钙混合基脂复合皂基脂锂复合脂钙复合脂铝复合脂非皂脂无机稠化剂脂有机稠化剂脂润滑脂的类型通过显微镜观察，润滑脂呈网状的纤维，中间保存着润滑油。纤维的长度，形状和扭曲程度取决于制造工艺，决定了润滑脂的主要性能。润滑脂的构造–稠化剂皂基润滑脂性能的对比润滑脂的稠度

NLGI稠度级别

液压油的粘度要求粘度是最重要指标遵循设备制造商推荐运行状态下最低粘度最高允许油温90C最大允许粘度(冷开车时)齿轮泵叶片泵柱塞泵mm2s-110-2516-2510-16约1000200-8001000-2000mm2s-1液压油液的五大敌人空气–氧化老化高温–热裂解变质水分–乳化、锈蚀、加速氧化、磨损液压部件异常磨损–过滤器堵塞、氧化、系统异常外界污染润滑油的污染污染物在工业液压和润滑系统中主要污染物有：有害的颗粒水空气有害颗粒的来源1、系统固有的污染物：液压缸、流体、官道、泵、油箱、阀等2、系统内部产生：系统组装、运转、调试、系统物体变质。3、外界侵入污染物：油箱通气、液压缸活塞杆密封、轴承密封。4、外界带入：维修拆装、油料补充、不正确更换滤芯等润滑油品储存管理户外存储可能产生以下问题:

户外温差大，润滑油暴露于过热或过冷的环境下，品质逐渐变坏。长期存储 在正常温度下，一般润滑剂的存储期可以很长。但如存储期超过三年(从生产期开始算)，请先咨询供应商。泥沙等物可能积聚桶盖附近，开桶时即混入油中。

桶的标签可能因长时间暴露户外而模糊不清以致用错油，或需取样化验鉴定，费时误事。润滑油的储存润滑油的储存润滑剂存储应以户内为主。户外存储可能产生以下问题:

雨水积聚桶面，掩盖桶盖，最后经呼吸作用而渗人桶内润滑剂，并引起桶内锈蚀。温度升高油体膨胀温度下降油体收缩

润滑油桶空间雨水空间减少水产生强大吸力水份渗入水

如限于条件而必须存储户外，应采用以下方式：采用临时性上盖油桶应以卧放，并以木垫枕高离开地面，以免锈蚀如限于存储面积桶装必须直立摆放于露天环境下，应采用密封之桶盖，而且将桶略为倾斜，以免雨水积聚桶面而淹盖桶盖油桶卧放时注意摆放位置

正确

错误润滑油的储存润滑油的运输桶装润滑油的运输:应由熟练工人处理运输，防止包装受损。大桶装的润滑油和润滑脂重量为180至200公斤，没有机械设备的帮助，不应一人单独处理。油桶不应从高处抛下或在凹凸不平的地面滚动，造成桶上油漆脱落或产品标记模糊不清，甚至使油桶破裂。润滑油的使用使用正确的优质润滑油定期检查润滑油的状况-目视或检测按时更换和补加润滑油润滑油的补加，应注意：补给润滑剂用的容器，必须有盖并经常保持清洁，按时洗净每种润滑剂应有专用容器，其上注明盛放滑剂的名称，以防混杂。废油或污油应使用标明的器皿盛放，不应与新油同置一仓库机械润滑应由专门人员负责执行，并应建立统一例行工作程序。润滑油的更换与替代

润滑油的更换与补加任何润滑油均有一定的使用寿命润滑油更换时应尽可能将旧油及油泥清理干净，即使少量旧油残留也会显著缩短润滑油使用寿命应尽可能补加同种润滑油

润滑油的替代不同品牌的润滑油成分（基础油和添加剂）可能不同，相互之间不完全相容应尽量避免不同品牌、牌号和粘度级别的润滑油混合使用润滑油的更换与替代

润滑油的替代（续）不同油品的替代，最好在换油时进行；必要时，可能还需要对系统进行清洗对于矿物基础油的同类润滑油（如液压油、齿轮油），国际知名品牌产品之间一般是相容的；换油时，一般不需要清洗，但是，仍应尽量避免混合使用对于合成润滑油之间的替代，应咨询有关油品供应商关于相容性和换油程序的意见如有任何疑问，请向设备制造商和油品供应商咨询润滑脂的更换与替代

润滑脂的更换与补加轴承润滑不良的最常见原因是由于高温、高速、或忘记补加而导致缺润滑脂；润滑脂的补加与更换可以采用以较长间隔完全更换的方式，也可以采用以较短的间隔少量补加的方式，也可能终身无需补加，具体补加方式请遵循设备制造商的推荐

润滑脂的替代由于不同公司和不同种类（增稠剂类型，如锂基、锂复合基、聚脲基等）的润滑脂之间相容性可能存在问题，因而，不赞成润滑脂之间随意混合使用

润滑脂的替代（续）即使对于彼此相容的润滑脂，混合使用可能完全没有问题，仍然应尽量避免两者之间完全混合使用对于彼此不相容的润滑脂，更换时应将旧润滑脂清理干净后再补加新的润滑脂避免不同针入度级别的润滑脂混合使用一种常见的润滑脂更换的方法是利用新的润滑脂将轴承腔内所有的旧的润滑脂挤出润滑脂更换期间，应加强观察是否有油渗出，可能需要短期内缩短润滑脂补加周期如有任何疑问，请向设备和油品供应商咨询润滑脂的更换与替代润滑油管理制度完善的润滑管理制度是设备良好润滑的根本保证谨记无论采用如何高级及品质优良的产品，如因使用与管理不当，使产品受到污染，结果也是徒劳无功，损失金钱。用正确的油！

正确地用油！二、润滑与冷却系统的组成齿轮箱冷却与润滑润滑与冷却系统

泵单元冷却单元连接管路电机油泵过滤器热交换器三、润滑与冷却系统原理齿轮箱冷却与润滑四、润滑与冷却系统的工作过程齿轮箱冷却与润滑1.温度范围在0°C—+45°C之间。齿轮箱要求其内部的齿轮油工作时不得低于0°C。当温度低于0°C时，先通过齿轮箱中的加热系统，将齿轮油加热到0°C在启动机器。当温度在0°C--+45°C时，油泵装置要求保证40[l/min]油流量，用于齿轮箱润滑。此时齿轮油不经过油-空气热交换器。其回路如下图a所示（图中红色线代表回路）：3.1润滑与冷却系统简介电机油泵过滤网（粗滤、精滤）泵单元冷却器单元分配器以及管路3.1.1润滑与冷却系统的作用

齿轮箱的润滑十分重要，良好的润滑能够对齿轮和轴承起到足够的保护作用。此外还具有如下的性能：

1）减小摩擦和磨损，具有高的承载能力，防止胶合。

2）吸收冲击和振动。

3）防止疲劳点蚀。

4）冷却、防锈、抗腐蚀。本齿轮箱采用飞溅润滑+加压润滑方式，此种方式可以起到更好的润滑作用。系统采用ShellHD320合成润滑油，它在极低温度状况下具有较好的流动性；在高温时的化学稳定性好并可抑制黏度较低。3.1.2润滑与冷却系统的组成溢流阀过滤网压差继电器调速阀压力继电器3.1.3各部件的功能作用压差继电器：是一种受两个压力之差作为信号控制的电器开关，泵单元中采用24VDC/2bar压差继电器，当粗滤网前端和精滤网后端的压差超过2bar时，压差继电器闭合使执行元件动作，从而使得绿线管路导通，起到安全保护的作用，同时发送故障信号。压力继电器：是利用液体的压力来启闭电气触点的液压电气转换元件。当系统压力达到压力继电器的调定值时，发出电信号给系统。溢流阀：一种液压压力控制阀。在液压设备中主要起定压溢流作用和安全保护作用。泵单元中3bar/10bar/0.2bar溢流阀，分别是在压力大于3bar和10bar的时候打开。0.2bar溢流阀防止回流。调速阀：调速阀是进行了压力补偿的节流阀。泵单元中的调速阀采用机械结构，热胀冷缩的原理。油温↑，油路流量↓

油温↓，油路流量↑。主轴大轴承↗一级行星架轴承→二级行星架轴承↘高速端轴承↘↙↖高速端轴承3.1.3齿轮箱油路分配3.1.4润滑与冷却系统的工作过程齿轮油温度范围0ºC至45ºC之间。当齿轮油的温度：低于0ºC时：风机启动前开启加热系统直至齿轮油的温度达到0ºC在0ºC至45ºC之间时：通过系统PLC控制，采用低速泵，保证40L/min的油流量。此时齿轮油不经过冷却器单元。主要回路如左图红线所示。高于45ºC时：通过系统PLC控制，启动高速泵，保证80L/min的油流量。此时齿轮油经过冷却器单元。3.1.4润滑与冷却系统的工作过程齿轮油温度范围0ºC至45ºC之间状态一：刚开机油温较低的时候齿轮油的温度较低，所以齿轮油的黏度大，造成系统内压力升高。如果此时系统内压力高于10bar，那么齿轮油通过溢流阀（安全阀）直接流回齿轮箱，加速齿轮油的循环，使油温迅速升高，降低系统的压力。此时的回路如左图红线所示。3.1.4润滑与冷却系统的工作过程齿轮油温度范围0ºC至45ºC之间状态二：油压在3bar与10bar之间随着齿轮油的循环，润滑油温度不断升高，管路中的电压逐渐降低。当压力在3bar与10bar之间的范围内时。10bar溢流阀自动关闭，3bar溢流阀自动打开。齿轮油经过粗过滤网（50μm）通过调速阀流回齿轮箱构成回路此时的回路如左图红线所示。3.1.4润滑与冷却系统的工作过程齿轮油温度范围0ºC至45ºC之间状态三：油压在3bar以下随着齿轮油的循环，润滑油温度进一步升高，管路中的压力降低到3bar以下时，10bar溢流阀关闭，3bar溢流阀也自动关闭。齿轮油经过两层过滤网（50

μm和10μm）通过调速阀流回齿轮箱构成回路此时的回路。如左图红线所示。3.1.4润滑与冷却系统的工作过程齿轮油温度范围大于等于45ºC时，系统通过PLC控制并采用高速泵，同时保证80L/min的油流量。齿轮油先经过两级过滤网过滤后，再进入冷却器单元，最后流回齿轮箱构成回路，如左图红线所示。油冷风扇的启动是通过系统PLC控制的，PLC的设定值（可变的）通常为55ºC，当系统接收到油温温度传感器的温度达到55ºC时油冷风扇的启动。五、故障分析及处理1.故障号：91(Gearboxnopressureatrotating)

分析及处理方法：（1）当风机空转超过1分钟时，由于油温低于0°C油泵不启动无油压，故产生此故障，继续空转使油温大于0°C。并且在启机时由于油温低于0°C，风机一直会处于S10-SetUp状态。齿轮箱冷却与润滑2.故障号：92(Gearboxpressureatnopumping)

分析及处理方法：（1）在油泵不启动时，油压GeaOilPre>GeaOilPreMin=0.8bar超过5分钟，产生此故障。齿轮箱冷却与润滑3.故障号：93(Timeoutgearboxheating)

分析及处理方法：

(Ifthetimetoheatupthegearboxisexceededafailurecodeisset.)IFPlcSubSta=1ANDSubStaCou>TimGeaHeaTHENErr093:=TRUE;END_IF

暂时没见过齿轮箱冷却与润滑4.故障号:113(PT100sensorgearboxbearing)114(PT100sensorgearboxoil)

分析及处理方法：

TemSenSho=-50°C，TemSenCut=250°C

（1）齿轮箱轴温GeaBeaTem（GeaBeaTem<TemSenShoORGeaBeaTem>TemSenCut）传感器遭雷击，造成断路或短路，更换轴温传感器。（2）齿轮箱轴温传感器松动。齿轮箱冷却与润滑5.故障号：126(Temperaturegearboxbearing)124(Temperaturegearbo