然而就风电应用而言,合成油还是显现出了显著的性能优势,能带来更多的价值。下面就以壳牌工业齿轮油Omala S2 G(矿物油)和Omala S4 GX(合成油)为例,具体比较合成油的性能优势及其带来的价值:
(1)粘温特性:粘度指数是评价润滑油粘温特性的重要指标,粘度指数越大表明润滑油粘度受温度的影响越小。相比Omala S2 G 约为100 的粘度指数,Omala S4 GX 的粘度指数达到160,表明在高温的时候合成油具有更高的粘度,为齿轮与轴承提供更好的保护,在低温时合成油具有更低的粘度,有利于泵送以及机组的冷启动。相比矿物油OmalaS2 G,合成油Omala S4 GX 能够应用于更宽的温度范围。
(2)低温流动性:合成油Omala S4 GX的倾点为-42℃,远低于矿物油Omala S2 G 的-15℃,表明合成油能够适用于更低的温度,特别是对于极寒地区的风电机组。
(3)热和氧化稳定性:由于基础油特殊的分子结构和对抗氧化添加剂良好的感受性,Omala S4 GX 具有优异的抗热和氧化稳定性,其最直接的好处就是使用寿命大大延长。在相同的使用条件下,Omala S4 GX 的使用寿命是Omala S2 G 的3 倍以上。具体到风电的应用,正常使用情况下Omala S4 GX 可以使用3 年以上。使用寿命的延长能够减少机组维护的工作量,缩短停机时间,提高发电效率。
(4)摩擦特性:合成油比矿物油具有更小的摩擦系数。有研究表明,PAO 合成油的摩擦系数要比矿物油低20%左右。
在风电应用中,齿轮油最关键的性能之一就是抗微点蚀。实际上,影响齿轮抗点蚀或微点蚀的主要润滑油指标就是摩擦系数。当摩擦系数减少一半,其微点蚀负荷能力增加1.7 倍。因此,合成油相比矿物油有更好的抗微点蚀性能。同时低摩擦系数还将减少齿轮箱本身的能耗,这在后面的章节将具体讨论。
(5)挥发特性:矿物油由于含有芳香烃组分以及小碳链分子,在高温下易挥发;而合成油组分比较单一,在高温下挥发较少。这一方面减少了补油量,节省成本,另一方面也降低了使用风险,增加了安全性。
3 合成油帮助提高风电机组的能源效率
发电效率是风电场业主最为关心的指标之一,因为这直接关系到其经济效益。因此,发电效率也是各个风电机组制造商努力提高的指标。主齿轮箱在其中也扮演了重要角色,如何减少齿轮箱中因为摩擦而导致的能量损失,提高齿轮箱的能量转化效率是现在的热门课题之一。实际上,除了为齿轮箱提供更好的保护外,合成油还能够提高齿轮箱乃至风电机组的能源效率,为用户带来更大的价值。合成油对能源效率的提高可以从以下几个方面来看: