微點蝕,又稱“灰斑”,普遍存在于齒輪副表面,是一種表面疲勞并伴有材料脫落的磨損形式。顯微鏡下觀察,會看到密密麻麻成片的小坑或微小裂紋。盡管微點蝕不是一個新現(xiàn)象,由于微點蝕導致設(shè)備失效是一個較漫長的過程,所以人們對微點蝕的危害性認識不足。
因風電機組運行環(huán)境惡劣,常年經(jīng)受變風向、變負荷作用,頻繁出現(xiàn)微點蝕從而導致風機齒輪箱失效,所以在風電機組運行維護的過程中,風機齒輪的微點蝕問題日益突出。
風電機組中微點蝕主要發(fā)生在低速重載齒輪面上,在齒面嚙合過程中,在較高的接觸應力和相對摩擦作用下,導致齒面局部溫度升高,潤滑油膜破裂,齒面間的潤滑方式呈邊界潤滑狀態(tài),使得兩齒面的波峰發(fā)生直接接觸,進而導致微點蝕。齒面表面一旦產(chǎn)生微點蝕,將降低風電機組齒輪組齒牙的精確度,增加動態(tài)負荷,進而造成噪音增加、振動加強,并增加齒輪疲勞失效的機會,嚴重時可導致點蝕、剝落甚至斷齒(見圖2)。
另外,還有研究表明風電齒輪由于微點蝕產(chǎn)生的硬質(zhì)碎片顆粒進入到潤滑系統(tǒng)中,會造成風電齒輪軸承的失效,平均降低軸承使用壽命20%以上,所以說微點蝕的產(chǎn)生對于風電齒輪箱的長期、高效運轉(zhuǎn)產(chǎn)生極大危害。

圖2 由微點蝕引起的失效齒輪表面
對于微點蝕的控制及預防主要有兩方面的措施,一方面是從材料冶金及齒輪加工工藝著手,利用淬透、滲碳、研磨、感應淬火和滲氮等熱處理工藝,同時提高齒輪的彎曲及接觸強度,降低齒輪加工表面的粗糙度,從而控制微點蝕發(fā)生的傾向。另一方面是從潤滑角度出發(fā),改進風電潤滑油配方,利用PAO全合成型齒輪油,也是目前較為推崇的控制和預防微點蝕的方案,因為材料冶金和加工技術(shù)通過多年發(fā)展,已經(jīng)較為成熟,控制微點蝕方面沒有更大的空間。并且對于風電齒輪箱潤滑油的抗微點蝕性能的評價,目前利用標準化的FVA54模擬試驗方法有效的判定潤滑油的抗微點蝕能力,在風電齒輪油配方設(shè)計過程中,根據(jù)FVA54的評價等級來開發(fā)具有優(yōu)異抗微點蝕能力的產(chǎn)品。