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1 引言
主齿轮箱是双馈型风电机组的核心部件，其基本功能就是将风力推动叶片所产生的低转速高扭矩功率，转化为发电机所需的高转速低扭矩功率。因此齿轮箱的可靠性往往直接影响了风电机组的发电效率和使用寿命。过多的齿轮箱失效将大大降低发电效率，同时增加整体的维护成本。
然而，风电机组主齿轮箱的损坏往往并不是开始于齿轮或者是由于齿面加工缺陷。美国国家可再生能源实验室（NREL）最近的一项研究表明，风电机组主齿轮箱的失效大部分都始于轴承，而且随着风电机组功率的不断增大，这个情况越来越明显。轴承寿命的影响因素众多，除了设计、材料、加工等方面外，齿轮油品的杂质控制（包括颗粒杂质和水杂质）也是一个非常关键的因素。因此，控制齿轮油的清洁度对于保证齿轮箱的正常运行，延长设备使用寿命，提高发电效率都有着及其重要的意义。
2 风电机组齿轮油中杂质的危害
风电机组一般都安装于草原、沙漠、戈壁、山林或沿海区域，经常暴露于极端气候条件下，经历异常的温度、湿度和载荷考验，周围存在着各种各样的污染风险，最典型的如沙漠戈壁中的沙尘污染和海上风电机组所经受的水分盐分污染。
肉眼都无法观察到的微小固体颗粒杂质（尺度往往都是微米量级），是如何使几十吨重的齿轮箱失效的呢？对于齿轮箱来说，其齿面接触区或者轴承的间隙往往也是微米级别的，润滑油在其间形成油膜分开运动表面，起到润滑的作用。那些尺寸正好在此量级的杂质颗粒会进入这些接触区，损坏运动表面。例如，在齿轮的两个齿面接触区，比较硬的颗粒会在齿面形成磨料磨损，增加摩擦同时产生额外的热量；而对轴承来说，这些杂质颗粒会降低运动表面的平整度，导致表面的粗糙和剥离磨损。固体颗粒杂质的成分不同，其硬度、脆性及塑性都有所不同，例如普通沙尘（主要成分是氧化硅），其莫式硬度在2 ～ 8 左右（莫式硬度从1 ～ 10，10 为最硬）。对于风电机组齿轮箱来说，硬度比较大的颗粒，如齿面磨损产生的磨粒，其危害性最强。但是大量的颗粒，不管硬度如何，对于轴承来说都是致命的。固体杂质颗粒的另一个影响是对于齿轮油本身寿命的影响。金属颗粒往往都是催化剂，能够加速油品的氧化。油品氧化后产生的漆膜、油泥及其他酸性物质反过来又会对金属部件产生新的腐蚀。同时油品氧化后粘度增加也会增加齿轮箱的发热，导致润滑不良，造成新的磨损。表1 中给出了固体颗粒杂质对风电机组齿轮箱的主要危害。
