背 景
尽管这些年风电行业迅速发展，齿轮箱的可靠性得到提升，故障频次有所降低，但是由于风机特殊安装环境，经常暴露于极端气候条件下，经历异常的温度、湿度和载荷考验，周围存在着各种各样的污染风险。所以有时仍须停机消除齿轮箱故障，严重时甚至需将齿轮箱吊下塔架或返厂维修处理，相关花费视损坏情况在30万~100万元以上不等。且因吊装成本高、处理时间长，风机必须停机，严重影响风电场效益。因此，提高动力传输系统的可靠性和延长齿轮箱的使用寿命对于降低机组运行成本非常关键。
主齿轮箱是风电机组的核心部件，设计寿命一般超过20年。据统计齿轮箱所有故障中80%都与油污染相关，润滑油在齿轮箱润滑系统中起着减少齿轮箱摩擦副之间的磨擦，降低磨损、油温等重要作用，用来保持齿轮机构的工效和延长使用寿命。因此，风机机组润滑油的性能与状态将直接影响到齿轮箱是否能够长期安全和平稳的运行，是齿轮箱系统可靠工作的重要保证 。
本文受篇幅所限仅从磨损及杂质颗粒污染角度对0.1μm精滤必须性进行简单分析，暂不考虑水分、酸值、漆膜等其他因素造成的综合影响。
0.1μm过滤精度的价值所在
不同粒径的颗粒对系统造成的影响是大相径庭的。从下图1中可以看出，90%以上的颗粒粒径是在0~5μm之间的，而这其中＜1μm的占比又超过70%。目前市面上大多数的离线超精过滤绝对精度在3μm级别。然而，油膜边界宽度约0.5μm，最为脆弱。而接近0.5μm的颗粒最具破坏性。如果不能控制这个尺寸的颗粒突破油膜，将会最终造成滚雪球效应的指数性增长。
油系统中的磨损及颗粒污染
对于风电机组齿轮箱来说，硬度比较大的颗粒，如齿面磨损产生的磨粒，其危害性最强。但是大量的颗粒，不管硬度如何，对于轴承来说都是致命的。固体杂质颗粒的另一个影响是对于齿轮油本身寿命的影响。金属颗粒往往都是催化剂，能够加速油品的氧化。油品氧化后产生的漆膜、油泥及其他酸性物质反过来又会对金属部件产生新的腐蚀。同时油品氧化后粘度增加也会增加齿轮箱的发热，导致润滑不良，造成新的磨损。下表中给出了固体颗粒杂质对风电机组齿轮箱的主要危害。
固体颗粒是导致油系统中所有故障的重要原因。最有害的是净尺寸与油系统中移动零件之间的动态公差相似或略大一些的颗粒。当沙尘等很小的摩擦性颗粒进入油系统时，会与油一起流入重要的机器组件，并卡在微小间隙中。这样将导致在滚珠轴承等组件的表面产生微小的裂纹。负载和压力循环会使得表面下面的裂纹扩展开来，导致金属性能下降并释放大型碎片。
过多的颗粒会增加油中的添加剂包的压力。如果不控制颗粒污染，洗涤剂和分散剂可能会耗尽。在微粒污染方面的油清洁方式取决于机器组件的敏感程度、故障的代价高低，即更换零件的费用、停机费用、安全责任等。
颗粒计数和机器使用寿命评估
▲ 图4
关于油品过滤器的选择
传统在线压力过滤器通常为玻璃纤维型过滤器，因为它们需要在高压和高流量条件下运行，同时限制很少。为了增加表面积和减小压降，会对滤芯进行折皱。因为它们安装在主系统泵之后，所以在非常不利于任何过滤器的循环流量以及多次停止启动的条件下，通常会非常耐用。因此捕获和保留细粉颗粒是非常困难的，这也是为什么这些在线过滤器的额定值为10~30μm的原因。然而，当过滤器受到停止/启动时的压力冲击时，很多已经捕获的颗粒会再次释放。玻璃纤维压力过滤器只能去除固体颗粒，且由于其相对较小的过滤器深度和体积，它的污垢容纳量有限，一般仅为1~100g。而且无法吸收水分，也无法保持住油泥和漆膜等降解物。现代风机齿轮油系统通常会组合两个清洁系统，其中离线过滤器去除污染，在线压力过滤器则作为重要组件之前的安全或“最后”过滤器。
在欧美很多风机厂家及客户已经标配了超精离线过滤器。我国于2018年9月发布的国标GB/T19073-2018/IEC 61400-4：2012中（下图）也对增加离线式过滤系统进行了重点推荐。相信随着风机技术的进步，业主对设备稳定运行要求的不断提高，在不远的将来高精度离线过滤器必然成为我国风电机组的标准产品。
结束语
集亿思“啄木鸟”GP3000系列超精过滤系统，单一滤芯可以同时去除污染杂质、不同类型颗粒、水分、漆膜降解物、抑制酸值，对油品添加剂无影响。0.1μm超高精度过滤可使油品长期处于≤ISO14/12/10（NAS3）标准，大幅延长油品及设备寿命，降低部件损耗。特殊条件下甚至终身无需换油，可以为用户节约高昂的油品采购费用。
使用GES-GP3000系列超精过滤系统，相应“双碳”目标，废油零排放。大幅降低风机全寿命周期综合维保相关费用，平价时代保障风机稳定运行，提高发电量。
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