風(fēng)電機(jī)組濾芯性能分析及評(píng)價(jià)方法研究

董元元 鄧良 鄭大周 王文超

摘 要：風(fēng)電機(jī)組主齒輪箱采用油潤(rùn)滑，潤(rùn)滑油的品質(zhì)直接影響齒輪箱的壽命，尤其是齒輪箱內(nèi)軸承的壽命，而潤(rùn)滑油的品質(zhì)和齒輪箱濾芯息息相關(guān)，選擇性能優(yōu)良的濾芯不僅可保證潤(rùn)滑油的品質(zhì)從而保證齒輪箱的壽命，而且優(yōu)良的濾芯使用壽命較長(zhǎng)，可節(jié)約濾芯的維護(hù)成本。本文介紹了齒輪箱濾芯性能的評(píng)價(jià)方法，對(duì)選擇濾芯具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 濾芯 試驗(yàn)方法 性能評(píng)價(jià)

0 前言

主齒輪箱是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組核心部件之一，在風(fēng)機(jī)傳動(dòng)鏈中起到至關(guān)重要的作用，齒輪箱一旦損壞，不僅影響風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行，而且其更換代價(jià)很大，需要?jiǎng)佑么笮偷踯?，因此主齒輪箱的正常運(yùn)行是風(fēng)機(jī)可靠性的重要保證。

濾芯是風(fēng)電齒輪箱過濾系統(tǒng)中一個(gè)核心部件，用于過濾外部混入齒輪箱或者齒輪箱運(yùn)轉(zhuǎn)過程中內(nèi)部產(chǎn)生的雜質(zhì)，安裝在齒輪箱潤(rùn)滑系統(tǒng)中，有效控制齒輪箱潤(rùn)滑油的清潔度，使齒輪箱安全運(yùn)行。

1 濾芯結(jié)構(gòu)及性能要求

1.1濾芯結(jié)構(gòu)

濾芯分為粗過濾和精過濾兩部分，正常工作時(shí)潤(rùn)滑油通過精過濾，保證潤(rùn)滑油的清潔度，當(dāng)濾芯兩端的壓力達(dá)到旁通閥開啟值時(shí)，齒輪箱潤(rùn)滑油通過粗過濾，精過濾部分保證潤(rùn)滑油清潔度，粗過濾部分是一個(gè)系統(tǒng)保護(hù)部分。

1.2濾芯性能要求

濾芯需同時(shí)具備高精度和長(zhǎng)壽命的要求，潤(rùn)滑油的清潔度對(duì)齒輪箱壽命影響很大，齒輪箱的壽命隨著潤(rùn)滑油清潔度等級(jí)增高呈現(xiàn)指數(shù)上漲，潤(rùn)滑油的清潔度等級(jí)和濾芯的高精度性能直接相關(guān)，由此可見濾芯的高精度的重要性。

風(fēng)電齒輪箱潤(rùn)滑系統(tǒng)所配濾芯為耗損件，當(dāng)濾芯納污達(dá)到一定程度，就需更換，因此濾芯有長(zhǎng)壽命的要求，壽命越長(zhǎng)，其維護(hù)成本越低。

2濾芯性能指標(biāo)

2.1過濾精度

過濾精度是濾芯的核心指標(biāo)，直接表達(dá)濾芯對(duì)污染物的過濾能力，試驗(yàn)中主

要以過濾比β來表達(dá)。過濾器上、下游的油液?jiǎn)挝惑w積中大于某一給定尺寸X（C）的污染物顆粒數(shù)之比，即：

βX（C）=Nu/Nd

Nu——過濾器上游油液?jiǎn)挝惑w積中所含大于X微米的顆粒數(shù)。

Nd——過濾器下游油液?jiǎn)挝惑w積中所含大于X微米的顆粒數(shù)。

2.2納污容量

納污容量是濾芯的關(guān)鍵指標(biāo)，直接關(guān)系到濾芯的使用壽命。納污容量為濾芯

壓降達(dá)到規(guī)定極限壓降時(shí)所截留污染物的重量，以克為計(jì)量單位，用g表示。

2.3濾芯壓降

濾芯的壓降為濾芯的基本指標(biāo)，為濾芯上下游的壓差值。壓差越小，代表潤(rùn)滑油的壓降小，潤(rùn)滑油的流阻小。

2.4初始冒泡壓力

初始冒泡壓力為濾芯的工藝指標(biāo)。將新濾芯放入潤(rùn)滑油中，按照GB/T14041.1試驗(yàn)方法，產(chǎn)生氣泡的時(shí)的空氣壓力為濾芯的初始冒泡壓力。新濾芯用此方法檢定濾芯結(jié)構(gòu)是否完整，是否存在漏點(diǎn)。此壓力也反應(yīng)濾芯的通透性。

2.5濾芯沖擊性能

為檢測(cè)濾芯對(duì)已吸納的污染物的抗流體沖擊能量，在濾芯做完納污容量試驗(yàn)后，特別做了濾芯的沖擊性能試驗(yàn)。使油路中的流量從0達(dá)到額定流量，再降到0，循環(huán)一定次數(shù)，檢測(cè)濾芯上下游污染物的顆粒數(shù)，以此觀察濾芯的抗沖擊性能。

2.6濾芯的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度性能

濾芯的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是濾芯的一項(xiàng)重要指標(biāo)，主要以濾芯的抗壓潰性能來體現(xiàn)，按照GB/T 14041.3試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，通過向系統(tǒng)中不斷增加污染物，使得濾芯的壓降不斷升高，直到濾芯出現(xiàn)壓潰，或者達(dá)到預(yù)定的最大壓力為止。

3濾芯性能試驗(yàn)

濾芯的過濾精度、納污容量、壓降流量特性按照GB/T 18853標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，濾芯結(jié)構(gòu)完整性按照GB/T 14041.1標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度特性按照GB/T 18853、GB/T 14041.3、GB/T 14041.4標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，濾芯抗流動(dòng)疲勞特性按照GB/T 17488標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，通過科學(xué)的試驗(yàn)及測(cè)量方法來測(cè)定濾芯的各項(xiàng)性能參數(shù)值。

為更好的對(duì)濾芯進(jìn)行性能對(duì)比，選擇了8種濾芯進(jìn)行測(cè)試，分別為：A、B、C、D、E、F、G、H。以8種濾芯的數(shù)據(jù)為例，介紹濾芯評(píng)價(jià)方法，試驗(yàn)指標(biāo)排名如下（僅給出數(shù)據(jù)排名，不影響對(duì)濾芯評(píng)價(jià)方法的介紹）：

3.1 過濾精度試驗(yàn)、納污容量試驗(yàn)、壓降試驗(yàn)、初始冒泡試驗(yàn)對(duì)比過濾精度根據(jù)濾芯本身的過濾要求排序，本次取β10指標(biāo)進(jìn)行排序，納污容量按重量從重往輕排序，壓降按壓力從小往大排序，初始冒泡按壓力從小往大排序。

3.2沖擊性能試驗(yàn)

8種濾芯進(jìn)行沖擊試驗(yàn)后，濾芯下游的顆粒數(shù)相比上游小很多，基本可忽略不計(jì)，因此排名一樣。

3.3結(jié)構(gòu)強(qiáng)度試驗(yàn)

8種濾芯進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)后狀態(tài)完好，因此排名一樣。

4濾芯性能綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)濾芯的各項(xiàng)性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)及排名可對(duì)濾芯綜合性能進(jìn)行排名，綜合排名采取將各項(xiàng)性能指標(biāo)排名相加的方式，總和越高，說明排名越靠后，根據(jù)總和對(duì)濾芯綜合性能指標(biāo)進(jìn)行

排序。

4.1 技術(shù)性能指標(biāo)評(píng)價(jià)

4.2 濾芯核心關(guān)鍵指標(biāo)評(píng)價(jià)

在濾芯各項(xiàng)性能滿足要求的前提下，因?yàn)V芯的核心指標(biāo)是過濾精度，關(guān)系到濾芯的使用性能，關(guān)鍵指標(biāo)為納污容量，關(guān)系到濾芯的使用壽命及使用成本，因此對(duì)這兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，見下表：

4.3 濾芯技術(shù)分析評(píng)價(jià)

綜合評(píng)價(jià)是在濾芯各項(xiàng)性能滿足要求的前提下進(jìn)行的，如果濾芯的某項(xiàng)性能不滿足要求，則可直接判定濾芯為廢品，不用進(jìn)行排序。E所和G濾芯過濾精度不滿足要求，因此退出評(píng)價(jià)。其余濾芯過濾精度都滿足要求，且指標(biāo)都很好，除C略低，其余都很高，但因此排名將C排為2，其余全部為1。

4.4 濾芯經(jīng)濟(jì)性分析

濾芯的經(jīng)濟(jì)性分析是在濾芯各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿足要求前提下進(jìn)行的，濾芯使用壽命基本和其納污容量呈線性相關(guān)，因此濾芯的經(jīng)濟(jì)性主要考慮濾芯的價(jià)格和納污容量的比值，以H和B濾芯舉例，納污容量方面，H是B的2.06倍，H使用壽命基本為B的2倍多，理論上講，H的價(jià)值為B的2倍多，而實(shí)際價(jià)格方面，H是B的1.4倍，再考慮更換濾芯的人工成本，H濾芯的經(jīng)濟(jì)性要比B好的多，因此，經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)以價(jià)格與納污容量的比值作為指標(biāo)，比值越小，說明經(jīng)濟(jì)性越好。

從上表可以看出，雖然H濾芯價(jià)格最高，但是其經(jīng)濟(jì)性反而最好，濾芯A價(jià)格最低，但是其經(jīng)濟(jì)性反而最差。

5 總結(jié)

本文介紹了濾芯的性能要求，對(duì)性能指標(biāo)進(jìn)行了說明，對(duì)指標(biāo)的相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了介紹，并以8種濾芯的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)濾芯的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行了分析。對(duì)濾芯的選型及評(píng)價(jià)具有指導(dǎo)性意義。

參考文獻(xiàn)：

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