风电行业发展数十年,伴随技术进步,风电机组各部件的性能不断提升、成本持续下降。
中国风电正在迎来平价时代,行业面临更大的挑战,质量与成本的双重压力促使上下游企业加强联合,立足风电场全生命周期,寻找优化机组运行各个环节的路径。
在此背景下,曾经出镜率较低的润滑油,其作用日益凸显。数据显示,全球 30%的一次能源被摩擦消耗,约60%的机器零部件因摩擦而失效,50%左右的机器事故肇始于过度磨损和摩擦。润滑油主要作用于风电机组主齿轮箱、偏航和变桨齿轮箱、制动液压控制和变桨控制、偏航轴承和主轴承等重要部件,是降低摩擦、实现风电机组安全高效运行的关键一环。安索作为一家有着48年研发和生 产制造全合成发动机润滑油及工业润滑油历史的专业公司,对润滑油有独到的理解,针对行业痛点研制出专门用于风电机组齿轮箱的润滑产品,为机组提供专属润滑解决方案,推动行业进一步提高运行效率。
稳扎稳打 迎接挑战
早在1972年,安索就推出世界上第一款美国石油协会(API)评级的100%全合成机油,后续更是不断突破、精研技术,创造多个“行业第一”,并于2005年受风 电场业主的邀请,进军风电市场。
据安索润滑油亚太区总经理史文生(Paul Swenson)回忆:“早期美国的风电场都建在环境比较恶劣的地区。运维人员要开车穿越沙漠,经受各种极端天气的考验。在此期间,运维人员发现安索的汽车机油性能稳定,始终为发动机提供可靠的保护。当时他们正因风电齿轮箱运行受气候影响而焦头烂额,原先采用的润滑油容易起泡、含水量较高、添加剂析出,致使齿轮箱发生微点蚀,影响运行。这一发现促成了双方在风电领域的合作。”
市场经济下,人们对于开拓新业务往往过于急切。然而,自受邀解决风电齿轮箱问题开始,安索用了整整两年完成研发。在产品批量应用之前,又经过了长达三年的风电场密集试验。实际上,该公司深耕润滑油多年,具有大量油品开发经验和数据积累,但团队深知,经验只是一方面,有针对性地解决客户的需求才是重中之重。
为此,团队积极展开调研,加强与上下游企业的合作交流,包括密封圈、涂料、 滤芯等元器件厂商以及齿轮箱、主轴承、变速箱等零部件厂商,深入研究各部件的运行原理。研发人员亲抵风电场,通过现场勘探和与运维人员沟通,全面了解风电机组运行环境及润滑油所需特性,从用户需求出发,针对现场特点开展设计研发工作。
“润滑油在设计过程中有很多方面需要平衡,比如添加剂的配方和基础油的选用,并没有现成可套用的公式,背后还需要进行大量的测试。不断去尝试的过程很困难,但却是非常重要的。”安索润滑油全球工程经理、摩擦学者和润滑工程师学会(STLE)认证润滑专家(CLS)、认证油品监测分析师(OMA)郭强向记者介绍,“我们在尝试过程中设计了多种方案,有些方案没有通过安索严苛的测试,因此被果断淘汰。但时至今日,我们的一些同行仍在使用此类方案。”
研发的艰辛自然不足为外人道,但研发团队的“工匠精神”延续多年,所取得的成果在风电行业切实发挥了作用。安索针对主齿轮箱推出PTN系列润滑油、针对偏航和变桨齿轮箱推出 SG 系列产品。其优势产品PTN系列合成传动极压润滑油产品能在极端高、低温工况下维持稳定性;同时,提供出色的抗泡性和空气释放性能,并为齿轮表面提供抗磨损和抗微点蚀保护, 减少齿轮和轴承的磨损。南高齿、弗兰德/威能极、采埃孚、通用电气、西门子歌美飒、远景能源、明阳智能、中国中车等众多风电企业都对产品给予了高度认可。
时间检验 长效可靠
对优质性能的追求永不止步,然而随着时间的推移,润滑油的性能会逐渐退化,维护检修以及油品更换工作耗费人力、物力并产生大量成本。特别是进入后补贴时代,这无疑是行业通往平价的一个障碍。“润滑油在风电设备操作和维护中发挥着至关重要的作用。”史文生表示,“对于风电这样的长跑行业来说,润滑油不是消耗品,而是和叶片、齿轮箱、变桨系统等具有同等性。” 正是因为这样的理念,安索润滑油产品的设计在可靠性上完全经得起时间的考验。大部分风电场按每三到五年换油一次的频率进行维护,但是经过近十年的实践和额外检测,安索的润滑油可以做到至少十年免于更换。值得一提的是,工程师在测试过程中还发现,PTN320润滑油的性能会随着时间的推移得到提升。
“这是一个意外的发现。我们选用的材料在整个应用过程中,通过机械剪切和温度模拟等试验,油品材料的分子经过演化,能实现更紧密的分子结合。简单来说,经过时间推移和环境激活后,这款润滑油能更全方位地覆盖齿轮箱,抗磨性也更高。”郭强及其团队对这一发现都非常兴奋,“在原材料的选用上有这方面(油品长寿命)考虑,但效果比预期更好,今后我们会继续加强产品这方面的特性。”除了提供优质产品,安索还发挥其严谨的精神为风电市场带来更长远的贡献。2011年,安索为美国风能协会(AWEA)撰写了运维推荐操作规程,提出了美国第一个换油程序。2016年进入中国市场后,安索携丰富的经验联合行业专家,共同推动了中国《风力发电机 组闭式齿轮箱机械化换油规程》的发布,详细规定了齿轮箱机械换油、偏航和变桨齿轮箱机械换油的工作流程,推动了市场的有序发展。
左图为《美国风能协会运维推荐操作规程》封面
右图为《风力发电机组闭式齿轮箱机械化换油规程》封面
“我们自身在标准的实施上会更加严格,因为我们希望产品的优势能够得到更充分的展现,为客户实现最大化的运维效率。”史文生表示,安索能为风电机组提供全面的润滑解决方案,从前期了解客户的润滑需求,到润滑油的选型、应用,再到润滑管理、监测及分析系统服务,包括现场上塔服务,指导客户确定最有效的运维方案。
可以预见,未来风电运维市场必将实现技术驱动、客户为先的发展,安索也将携手全产业链,依托自身先进的产品、丰富的经验和精细的服务,实现润滑油更大的价值。