摘　要：不斷發(fā)展的海上風(fēng)電使得海上鹽霧問(wèn)題受到普遍重視，本文從潤(rùn)滑的角度介紹了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組潤(rùn)滑油的防腐防銹機(jī)理，并通過(guò)EMCOR實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)了四種風(fēng)電機(jī)組主齒箱潤(rùn)滑油。
　　關(guān)鍵詞：海上風(fēng)電；鹽霧；EMCOR實(shí)驗(yàn)
　　一、海上風(fēng)電的發(fā)展及其鹽霧問(wèn)題
　　海上風(fēng)電裝機(jī)量在近10年內(nèi)將不斷地攀升。數(shù)據(jù)顯示，2018年全球海上風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)4，988MW，創(chuàng)造了海上風(fēng)能市場(chǎng)風(fēng)機(jī)新增裝機(jī)容量的紀(jì)錄。截至2018年底，海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量增至22，045MW。雖與陸上裝機(jī)容量仍有很大差距，但海上風(fēng)電是可再生能源發(fā)展的重要領(lǐng)域，海上風(fēng)電相比陸上風(fēng)電，具有幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：海上風(fēng)速高；海上風(fēng)能資源豐富；海上風(fēng)主導(dǎo)風(fēng)向一般穩(wěn)定；海上風(fēng)電單機(jī)容量較大；不占用陸地寶貴的土地資源等。海上風(fēng)電是推動(dòng)風(fēng)電技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的重要力量，是促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要措施。我國(guó)海上風(fēng)能資源十分豐富，加快海上風(fēng)能市場(chǎng)的開(kāi)發(fā)與風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)，對(duì)于促進(jìn)沿海地區(qū)能源清潔化、空氣清潔化、能源結(jié)構(gòu)化和轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式都具有重要意義^[1]。到2020年，全國(guó)海上風(fēng)電開(kāi)工建設(shè)規(guī)模達(dá)到1，000萬(wàn)千瓦，力爭(zhēng)累計(jì)并網(wǎng)容量達(dá)到500萬(wàn)千瓦以上^[2]。
　　但海上風(fēng)電面臨的挑戰(zhàn)也是顯而易見(jiàn)的，除了海上風(fēng)機(jī)不易安裝等缺點(diǎn)外，從風(fēng)機(jī)潤(rùn)滑角度來(lái)講：海上潮濕與鹽霧腐蝕對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的齒輪箱造成影響。據(jù)監(jiān)測(cè)，我國(guó)南海、東海和北海海面上空鹽霧根據(jù)海上風(fēng)速，波浪高低不同含量約為0.33-23.6mg/m³，而向內(nèi)陸大約在80km-1600km內(nèi)，鹽霧含量隨離海岸距離的增大而減小^[3]。鹽霧對(duì)風(fēng)機(jī)齒輪箱等零部件中的金屬材料的腐蝕，主要是由于導(dǎo)電的鹽溶液滲入，金屬內(nèi)部會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而形成“低電位金屬-電解質(zhì)溶液-高電位雜質(zhì)”電池系統(tǒng)。氯離子在鹽霧腐蝕破壞過(guò)程中起主要原因，氯離子容易被吸附在金屬表面，取代保護(hù)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(jī)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(nèi)部應(yīng)力，引起了應(yīng)力腐蝕^[5]。高濃度的鹽霧極有可能滲入齒輪箱內(nèi)部，而齒輪增速箱是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組關(guān)鍵組件，齒輪箱平穩(wěn)、長(zhǎng)壽命的運(yùn)行是保證機(jī)組平穩(wěn)發(fā)電的要素之一，齒箱內(nèi)部的腐蝕破壞影響齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性與可靠性。
　　二、潤(rùn)滑油防腐防銹機(jī)理
　　從設(shè)備潤(rùn)滑的角度來(lái)講，在滿足陸上風(fēng)電機(jī)組潤(rùn)滑需求外，潤(rùn)滑油品的鹽霧通過(guò)性能在海上風(fēng)機(jī)的鹽霧問(wèn)題中顯得尤為重要^[6]。風(fēng)機(jī)主齒輪箱潤(rùn)滑油是由基礎(chǔ)油和復(fù)合添加劑按一定比例調(diào)和而成，其中，基礎(chǔ)油和添加劑都會(huì)對(duì)風(fēng)機(jī)齒箱中的金屬起到保護(hù)作用。
　　1.基礎(chǔ)油防腐性機(jī)理
　　基礎(chǔ)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(xué)污染和大氣、水的電化學(xué)作用產(chǎn)生的破壞。基礎(chǔ)油的防腐作用另外還體現(xiàn)在基礎(chǔ)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(zhì)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(qiáng)油品的防腐效果，但即使在加有這些添加劑的油中，基礎(chǔ)油從機(jī)理上對(duì)防腐（防銹）效果不可或缺^[7]。
　　2.添加劑防銹機(jī)理
　　防銹劑多是一些極性物質(zhì)，其分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：一端是極性很強(qiáng)的基團(tuán)，其具有親水作用；另一端是非極性的烷基，具有疏水作用。當(dāng)含有防銹劑的油品與金屬接觸時(shí)，防銹劑分子中的極性基團(tuán)對(duì)金屬表面有很強(qiáng)的吸附力，在金屬表面形成緊密的單分子或多分子保護(hù)層，阻止腐蝕介質(zhì)與金屬接觸，故起到防銹作用，如圖1所示。防銹劑還對(duì)水及一些腐蝕性物質(zhì)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(zhì)對(duì)金屬的腐蝕^[8]。 　　三、動(dòng)態(tài)防銹實(shí)驗(yàn)EMCOR試驗(yàn)法的介紹
　　1.風(fēng)電油品的常用防銹防腐標(biāo)準(zhǔn)
　　面對(duì)海上復(fù)雜多變的潮濕環(huán)境以及鹽霧影響，為了Z大化的延長(zhǎng)齒輪箱運(yùn)行時(shí)間，防止齒箱內(nèi)部金屬零件生銹是十分必要的，性能優(yōu)異的潤(rùn)滑油脂可以保障軸承在極端條件下不易生銹。目前國(guó)內(nèi)對(duì)于風(fēng)電齒輪油潤(rùn)滑油品測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)GB/T33540.3-2017《風(fēng)力發(fā)電機(jī)組專用潤(rùn)滑劑第3部分：變速箱齒輪油》，其中對(duì)于腐蝕的測(cè)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(fēng)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(yàn)證不同風(fēng)機(jī)主齒箱齒輪油的抗鹽霧性能，選取市面上4種風(fēng)力發(fā)電齒輪箱潤(rùn)滑油產(chǎn)品A、B、C、D進(jìn)行分析測(cè)試： 　　從以上表格可以看出，目前標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法并不能有效針對(duì)海上鹽霧問(wèn)題有效區(qū)分油品的防腐防銹品質(zhì)，需要尋找一種新的測(cè)試方法來(lái)進(jìn)行區(qū)分。
　　2.EMCOR試驗(yàn)簡(jiǎn)介
　　針對(duì)潤(rùn)滑脂的防銹性檢測(cè)，一般采用SHT0700-2000《潤(rùn)滑脂防銹性測(cè)定法》即等效采用標(biāo)準(zhǔn)ISO11007:1997《石油產(chǎn)品和潤(rùn)滑劑-潤(rùn)滑脂防銹性測(cè)定法》進(jìn)行EMCOR實(shí)驗(yàn)，有效地區(qū)分潤(rùn)滑脂的防銹性能。對(duì)于潤(rùn)滑油來(lái)講，和國(guó)內(nèi)沒(méi)有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，一般參考SKF公司對(duì)于潤(rùn)滑油的EMCOR試驗(yàn)測(cè)試。整個(gè)EMCOR實(shí)驗(yàn)是以動(dòng)態(tài)的方式完成的，可以比較真實(shí)的模擬現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況。下面介紹一下針對(duì)潤(rùn)滑油的EMCOR測(cè)試方法，如圖2示為EMCOR實(shí)驗(yàn)臺(tái)架： 　　在特制的工作臺(tái)上，按規(guī)定條件，以8h周期將安裝了注有待測(cè)混有蒸餾水或去礦物質(zhì)水，鹽水或合成海水的潤(rùn)滑油的軸承運(yùn)行3次，結(jié)束后，檢查軸臺(tái)中軸承外滾道，觀測(cè)銹蝕度。銹蝕度判級(jí)如表2及圖3所示： 　　3.EMCOR實(shí)驗(yàn)對(duì)比
　　將A、B、C、D四款產(chǎn)品進(jìn)行EMCOR實(shí)驗(yàn)對(duì)比。如表3所示為軸承外環(huán)滾道內(nèi)部銹蝕狀況照片，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行判級(jí)： 　　在四種油品對(duì)比中我們發(fā)現(xiàn)，A、B判定等級(jí)為1級(jí)，說(shuō)明抗鹽霧腐蝕能力較強(qiáng)，C判定2級(jí)，抗鹽霧腐蝕能力一般；D判定3級(jí)，抗鹽霧腐蝕能力較差。從實(shí)驗(yàn)對(duì)比中我們可以發(fā)現(xiàn)，EMCOR實(shí)驗(yàn)可以有效判別潤(rùn)滑油的防腐防銹能力。
　　四、總結(jié)
　　海上風(fēng)電是風(fēng)電行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。潤(rùn)滑油作為風(fēng)機(jī)齒箱潤(rùn)滑上必不可少的“零件”，其適應(yīng)海上鹽霧環(huán)境的能力十分重要。目前風(fēng)電潤(rùn)滑標(biāo)準(zhǔn)不能很全面的評(píng)價(jià)油品鹽霧通過(guò)性，本文通過(guò)對(duì)比市面常見(jiàn)的風(fēng)機(jī)潤(rùn)滑產(chǎn)品，發(fā)現(xiàn)在銅腐及液相銹蝕指標(biāo)均滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的前提下，EMCOR試驗(yàn)在一定程度上可以有效對(duì)油品的抗鹽霧能力進(jìn)行測(cè)試及評(píng)價(jià)，從而能更好的區(qū)分風(fēng)機(jī)潤(rùn)滑產(chǎn)品品質(zhì)，保證風(fēng)機(jī)在海上平穩(wěn)可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)，這對(duì)于布局海上風(fēng)電市場(chǎng)的廠商是一個(gè)重要的判定依據(jù)。
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