摘　要：不斷發(fā)展的海上風電使得海上鹽霧問題受到普遍重視，本文從潤滑的角度介紹了風力發(fā)電機組潤滑油的防腐防銹機理，并通過EMCOR實驗評價了四種風電機組主齒箱潤滑油。
　　關鍵詞：海上風電；鹽霧；EMCOR實驗
　　一、海上風電的發(fā)展及其鹽霧問題
　　海上風電裝機量在近10年內將不斷地攀升。數(shù)據(jù)顯示，2018年全球海上風電裝機容量達4，988MW，創(chuàng)造了海上風能市場風機新增裝機容量的紀錄。截至2018年底，海上風電累計裝機容量增至22，045MW。雖與陸上裝機容量仍有很大差距，但海上風電是可再生能源發(fā)展的重要領域，海上風電相比陸上風電，具有幾點優(yōu)勢：海上風速高；海上風能資源豐富；海上風主導風向一般穩(wěn)定；海上風電單機容量較大；不占用陸地寶貴的土地資源等。海上風電是推動風電技術進步和產(chǎn)業(yè)升級的重要力量，是促進能源結構調整的重要措施。我國海上風能資源十分豐富，加快海上風能市場的開發(fā)與風電項目建設，對于促進沿海地區(qū)能源清潔化、空氣清潔化、能源結構化和轉變經(jīng)濟發(fā)展方式都具有重要意義^[1]。到2020年，全國海上風電開工建設規(guī)模達到1，000萬千瓦，力爭累計并網(wǎng)容量達到500萬千瓦以上^[2]。
　　但海上風電面臨的挑戰(zhàn)也是顯而易見的，除了海上風機不易安裝等缺點外，從風機潤滑角度來講：海上潮濕與鹽霧腐蝕對風力發(fā)電機組的齒輪箱造成影響。據(jù)監(jiān)測，我國南海、東海和北海海面上空鹽霧根據(jù)海上風速，波浪高低不同含量約為0.33-23.6mg/m³，而向內陸大約在80km-1600km內，鹽霧含量隨離海岸距離的增大而減小^[3]。鹽霧對風機齒輪箱等零部件中的金屬材料的腐蝕，主要是由于導電的鹽溶液滲入，金屬內部會發(fā)生電化學反應，從而形成“低電位金屬-電解質溶液-高電位雜質”電池系統(tǒng)。氯離子在鹽霧腐蝕破壞過程中起主要原因，氯離子容易被吸附在金屬表面，取代保護金屬的氧化層中的氧，使金屬受到破壞^[4]。除氯離子外，鹽霧腐蝕機理還受溶解于鹽溶液里氧的影響。而腐蝕產(chǎn)物的形成，使?jié)B入金屬缺陷里的鹽溶液的體積膨脹，因此增加了金屬的內部應力，引起了應力腐蝕^[5]。高濃度的鹽霧極有可能滲入齒輪箱內部，而齒輪增速箱是風力發(fā)電機組關鍵組件，齒輪箱平穩(wěn)、長壽命的運行是保證機組平穩(wěn)發(fā)電的要素之一，齒箱內部的腐蝕破壞影響齒輪傳動的平穩(wěn)性與可靠性。
　　二、潤滑油防腐防銹機理
　　從設備潤滑的角度來講，在滿足陸上風電機組潤滑需求外，潤滑油品的鹽霧通過性能在海上風機的鹽霧問題中顯得尤為重要^[6]。風機主齒輪箱潤滑油是由基礎油和復合添加劑按一定比例調和而成，其中，基礎油和添加劑都會對風機齒箱中的金屬起到保護作用。
　　1.基礎油防腐性機理
　　基礎油的防腐（包括防銹性）在于用油膜覆蓋或浸泡使金屬隔絕周圍環(huán)境，以防止化學污染和大氣、水的電化學作用產(chǎn)生的破壞。基礎油的防腐作用另外還體現(xiàn)在基礎油的自身良好氧化安定性，即在油品使用中，能抑制氧化生成的腐蝕物質傾向，從而起到防腐作用。盡管一些油品中均另有防腐或防銹劑，可以增強油品的防腐效果，但即使在加有這些添加劑的油中，基礎油從機理上對防腐（防銹）效果不可或缺^[7]。
　　2.添加劑防銹機理
　　防銹劑多是一些極性物質，其分子結構特點是：一端是極性很強的基團，其具有親水作用；另一端是非極性的烷基，具有疏水作用。當含有防銹劑的油品與金屬接觸時，防銹劑分子中的極性基團對金屬表面有很強的吸附力，在金屬表面形成緊密的單分子或多分子保護層，阻止腐蝕介質與金屬接觸，故起到防銹作用，如圖1所示。防銹劑還對水及一些腐蝕性物質有增溶作用，將其增溶于膠束中，起到分散或金屬減活的作用，從而消除腐蝕性物質對金屬的腐蝕^[8]。 　　三、動態(tài)防銹實驗EMCOR試驗法的介紹
　　1.風電油品的常用防銹防腐標準
　　面對海上復雜多變的潮濕環(huán)境以及鹽霧影響，為了Z大化的延長齒輪箱運行時間，防止齒箱內部金屬零件生銹是十分必要的，性能優(yōu)異的潤滑油脂可以保障軸承在極端條件下不易生銹。目前國內對于風電齒輪油潤滑油品測試標準GB/T33540.3-2017《風力發(fā)電機組專用潤滑劑第3部分：變速箱齒輪油》，其中對于腐蝕的測試有液相銹蝕（24h），采用的方法是GB/T11143（B法）；以及銅片腐蝕（100℃，3h），采用的方法是GB/T5096。目前市售的風電齒輪油品也都提供液相銹蝕及銅片腐蝕的參數(shù)。為了驗證不同風機主齒箱齒輪油的抗鹽霧性能，選取市面上4種風力發(fā)電齒輪箱潤滑油產(chǎn)品A、B、C、D進行分析測試： 　　從以上表格可以看出，目前標準的測試方法并不能有效針對海上鹽霧問題有效區(qū)分油品的防腐防銹品質，需要尋找一種新的測試方法來進行區(qū)分。
　　2.EMCOR試驗簡介
　　針對潤滑脂的防銹性檢測，一般采用SHT0700-2000《潤滑脂防銹性測定法》即等效采用標準ISO11007:1997《石油產(chǎn)品和潤滑劑-潤滑脂防銹性測定法》進行EMCOR實驗，有效地區(qū)分潤滑脂的防銹性能。對于潤滑油來講，和國內沒有相應的標準，一般參考SKF公司對于潤滑油的EMCOR試驗測試。整個EMCOR實驗是以動態(tài)的方式完成的，可以比較真實的模擬現(xiàn)場實際工況。下面介紹一下針對潤滑油的EMCOR測試方法，如圖2示為EMCOR實驗臺架： 　　在特制的工作臺上，按規(guī)定條件，以8h周期將安裝了注有待測混有蒸餾水或去礦物質水，鹽水或合成海水的潤滑油的軸承運行3次，結束后，檢查軸臺中軸承外滾道，觀測銹蝕度。銹蝕度判級如表2及圖3所示： 　　3.EMCOR實驗對比
　　將A、B、C、D四款產(chǎn)品進行EMCOR實驗對比。如表3所示為軸承外環(huán)滾道內部銹蝕狀況照片，根據(jù)實驗結果進行判級： 　　在四種油品對比中我們發(fā)現(xiàn)，A、B判定等級為1級，說明抗鹽霧腐蝕能力較強，C判定2級，抗鹽霧腐蝕能力一般；D判定3級，抗鹽霧腐蝕能力較差。從實驗對比中我們可以發(fā)現(xiàn)，EMCOR實驗可以有效判別潤滑油的防腐防銹能力。
　　四、總結
　　海上風電是風電行業(yè)發(fā)展的趨勢。潤滑油作為風機齒箱潤滑上必不可少的“零件”，其適應海上鹽霧環(huán)境的能力十分重要。目前風電潤滑標準不能很全面的評價油品鹽霧通過性，本文通過對比市面常見的風機潤滑產(chǎn)品，發(fā)現(xiàn)在銅腐及液相銹蝕指標均滿足國家標準的前提下，EMCOR試驗在一定程度上可以有效對油品的抗鹽霧能力進行測試及評價，從而能更好的區(qū)分風機潤滑產(chǎn)品品質，保證風機在海上平穩(wěn)可靠的運轉，這對于布局海上風電市場的廠商是一個重要的判定依據(jù)。
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