合成齿轮油在风电中的应用

　　（1）相比矿物油，合成油有着更长的使用寿命，这样就大大减少了换油次数。风电齿轮箱每次换油都需要停机，这就造成了发电效率的损失。在风电应用中，一般矿物油的换油时间在1 年以下，而合成油的使用时间则超过3 年。假定每台机组每次换油都需要8 小时，那么对于一个安装33 台1.5MW 风电机组的风电场而言，每次换油的总停机时间超过260 个小时。如果按照每千瓦时0.5 元的上网电价计算，一次换油整个风电场的发电损失就达20 万元。这意味着使用合成油在其使用寿命中，只因减少换油停机方面就能给用户带来40 万元的利益。
　　（2）齿轮箱的机械能量损失可以分为两大类：一类是负载损失，主要是由于金属部件之间摩擦导致的，这个能量消耗和负载成正比，与润滑油的摩擦系数相关；另一类是无负载损失，主要来源于齿轮在油中搅动受到阻力产生的能量损失，与负载无关，而与润滑油的粘度相关。如本文前面所述，合成油比矿物油的摩擦系数更小（小20％左右），这样就能够减少负载情况下的摩擦能耗。在FZG 实验机上通过FVA 方法测试，Omala S4 GX 比Omala S2G 的能耗损失要降低15% 左右。而另外有研究表明，在实际应用中用合成油能在每级齿轮传动中降低能耗至少0.5%。无负载的能耗损失和润滑油的粘度相关，粘度越大能耗越大。对于在无负载的冷启动情况下，由于合成油具有更高的粘度指数，比同样粘度级别的矿物油在低温下具有更小的粘度，这样就能大大降低由于搅动造成的能量损失。
　　（3）风电机组从低温下停机重新启动的过程是其发电效率和能源效率最低的时候。因为从低温下启动，首先需要通过齿轮箱的加热器对齿轮油进行加热，只有油温到达一定程度的时候才能起到润滑作用，从而启动机组。因此在这个过程中，机组不仅无法生产电力反而需要从外部获取电力来供应其加热装置工作。同时，由于润滑油在低温下的流动性差，无法通过大功率加热器对其进行加热（根据ISO 标准要求，加热器表面功率密度不能超过0.7W/cm2），整个加热过程耗时很长。根据某机组制造商的报告，从–30℃开始加热需要经过10 多个小时才能到达满负荷发电的状态，而在此过程中机组的发电效率是非常低的。所以，如果尽可能的缩短冷启动时间是每个机组制造商急需解决的问题。在这方面，合成油显然比矿物油有更显著的优势。因为，一方面合成油具有更低的倾点，这意味着使用合成油可以在更低温度下启动机组；另一方面合成油的粘度指数更高，具有更好的低温流动性，这意味着合成油在同样情况下，能更早启动循环泵，加热效率更高。所以，当从同样的温度开始加热启动时，相比矿物油，合成油需要更少的能量去加热，同时也大大缩短了停机加热时间，使机组能尽快投入运行发电状态，提高发电效率，增加经济效益。从此点看，合成油要远强于矿物油。
　　4 结论