本发明涉及润滑脂
技术领域：
，更具体地说，涉及一种应用于风力发电设备偏航系统齿轮的润滑脂及其制备方法。
背景技术：
：风电偏航系统齿轮脂主要用于大型风力发电设备偏航系统齿轮的润滑，风电偏航系统齿轮脂的性能要求是由风力发电设备偏航系统齿轮的具体工况和润滑特性所决定的。风力发电机的工作原理是通过空气流动的动能作用在叶轮上，将动能转换成机械能，从而推动叶轮旋转，叶轮的转轴与发电机的转轴通过变速箱相连，从而带动发电机发电。风力发电机的主要部位包括有叶片轴承、主轴承、齿轮箱、发电机轴承、偏航系统轴承和齿轮等。其中偏航系统的作用是可以使风轮扫掠面积总是垂直于主风向，虽然速度不高，但偏转轴承和齿轮可以承受的负荷较大，因此，偏航系统齿轮通常需要采用润滑脂进行润滑。由于风电偏航系统齿轮长期处于较大载荷工况下，如果润滑不当则易造成齿轮擦伤、微动磨损甚至胶合；而且，偏转齿轮一般为开式结构，其没有发电机轴承运转速度快，自身产生热量相对少，因而受气候环境影响较大，考虑到风电设备的昂贵，很多设备处于偏远地区，工作环境比较恶略，现场不便对主要设备进行拆卸维修。以我国西北为例，环境温度低温可达-20～-40℃，高温可达40～50℃，阳光暴晒下物体表面温度可达70～80℃，考虑到轴承齿轮运转过程中的发热情况，风电偏航系统齿轮脂工作温度应在-40～150℃之间。因此，这就对风电偏航系统齿轮脂提出了更高的要求，国家标准gb/t33540.2-2017风力发电机组专用润滑剂已不能满足使用要求。目前市场上有一些风电偏航系统齿轮脂产品，但对其基础油、添加剂的具体组成尚未有公开的文献报道，且目前所公开的风电偏航系统齿轮脂产品仍不能满足风电偏航系统齿轮在恶劣工作环境下的使用性能要求，尤其是热氧化稳定性、防锈防腐性和极压抗磨性。经检索，关于齿轮的润滑油已有相关专利公开，例如，中国专利号201710502498.5，授权公告日为2017年06月27日，发明创造名称为：一种高粘指、宽温域的工业齿轮油组合物及其应用。该申请案的工业齿轮油组合物包括基础油和齿轮油复合剂；所述基础油包括超高粘度pao基础油，高粘指加氢基础油，apiv类基础油，余量为齿轮油复合剂。又如，中国专利申请号为201210130000.4的申请案公开了一种手动变速箱润滑油组合物，包括至少一种较高黏度指数矿物油或合成油；和至少一种黏度指数改进剂；至少一种降凝剂；至少一种含磷的抗磨剂；至少一种含硫的极压剂；至少一种摩擦改进剂；至少一种清净分散剂；至少一种抗氧剂；至少一种防锈剂；至少一种金属减活剂；至少一种抗泡剂。上述两个申请案在一定程度上都能够提高润滑油组合物的粘度指数，但其高效抗磨、抗微点蚀以及防腐防锈性能仍有待进一步提高，尤其是无法满足风电偏航系统齿轮在较高和较低温度等恶劣环境下的使用性能要求。技术实现要素：1.发明要解决的技术问题本发明的目的在于克服现有风电偏航系统齿轮脂难以满足各种环境下的使用要求，其使用性能有待进一步提高的不足，提供了一种应用于风力发电设备偏航系统齿轮的润滑脂及其制备方法。采用本发明的制备方法可以有效提高齿轮脂的使用性能，并保证齿轮脂在低温(-30℃～-40℃)及高温(200℃)等恶劣环境及工况条件下仍具备很好的热氧化稳定性、防锈防腐性、抗微点蚀以及极压抗磨性。2.技术方案为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：本发明的一种应用于风力发电设备偏航系统齿轮的润滑脂，该润滑脂包括基础油和添加剂，其中，所述的基础油包括加氢异构化环烷基基础油和费托合成基础油，所述的添加剂包括增稠剂、防锈剂、抗氧添加剂和抗磨添加剂。更进一步的，所述基础油的添加量占润滑脂总量的74～91.6％，其中，加氢异构化环烷基基础油占润滑脂总量的20～60％，费托合成基础油占润滑脂总量的20～60％。更进一步的，所述加氢异构化环烷基基础油的v40为210.26mm2/s，v100为20.45mm2/s，vi为114，倾点为-35℃，闪点为245℃；所述费托合成基础油的v40为876.21mm2/s，v100为102.39mm2/s，vi为142，倾点为-30℃，闪点为291℃。更进一步的，所述的抗氧添加剂由主抗氧剂、辅抗氧剂和金属缓蚀剂组成，且抗氧添加剂的添加量为润滑脂总量的0.8～8％，其中，主抗氧剂、辅抗氧剂和金属缓蚀剂的质量分别为润滑脂总量的0.2～4％、0.5～3％、0.1～1％。更进一步的，所述的主抗氧剂包括2，6-二叔丁基对甲酚和二苯胺衍生物，辅抗氧剂为二烷基二硫代磷酸锌，金属缓蚀剂为苯三唑衍生物，其中2，6-二叔丁基对甲酚占润滑脂总量的0.1-2％，二苯胺衍生物占润滑脂总量的0.1-2％。更进一步的，所述的抗磨添加剂由抗磨剂、抗磨减摩剂和极压抗磨剂组成，且抗磨添加剂的添加量为润滑脂总量的1.5～8％。更进一步的，所述抗磨剂为二烷基二硫代磷酸锌，所述抗磨减摩剂为二烷基二硫代氨基甲酸钼，所述极压抗磨剂为硫磷酸含氮衍生物，其中，二烷基二硫代磷酸锌占润滑脂总量的0.5-3％，二烷基二硫代氨基甲酸钼占润滑脂总量的0.5-3％，硫磷酸含氮衍生物占润滑脂总量的0.5-2％。更进一步的，所述增稠剂为脂肪酸复合金属皂，占润滑脂总量的6～12％；所述防锈剂由羧酸锌和石油磺酸钡组成，羧酸锌和石油磺酸钡的质量分别占润滑脂总量的0.1～1％、0.5～2％。更进一步的，更优化的，润滑脂由以下质量百分比的组分组成：脂肪酸复合金属皂8％、加氢异构化环烷基基础油40％、费托合成基础油47％、2，6-二叔丁基对甲酚0.25％、二苯胺衍生物0.25％、二烷基二硫代磷酸锌1％、二烷基二硫代氨基甲酸钼0.5％、苯三唑衍生物0.5％、羧酸锌0.5％、石油磺酸钡1％、硫磷酸含氮衍生物1％。本发明的一种应用于风力发电设备偏航系统齿轮的润滑脂的制备方法：先称取基础油总量49.7％～50％的加氢异构化环烷基基础油和费托合成基础油于反应釜中，加热至75～80℃，加入十二羟硬脂酸、癸二酸、氢氧化锂反应制得脂肪酸复合金属皂，升温至210～230℃，高温炼制10min，然后加入剩余部分的基础油进行降温，温度降至100～120℃时分别加入全部的主抗氧剂，辅抗氧剂，抗磨剂，抗磨减摩剂，金属缓蚀剂，防锈剂，极压抗磨剂，然后进行均质脱气得成品风力发电设备偏航系统齿轮润滑脂。3.有益效果采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：(1)本发明的一种应用于风力发电设备偏航系统齿轮的润滑脂，包括基础油和添加剂，通过对基础油及添加剂的组成进行优化设计，使各组分之间相互配合，从而可以有效提高所得润滑脂的抗磨、抗微点蚀以及防腐防锈性能等使用性能，使其能够满足风电偏航系统齿轮的使用要求，尤其满足其在低温(-30℃～-40℃)及高温(200℃)等恶劣环境及工况条件下的使用性能要求。(2)本发明的一种应用于风力发电设备偏航系统齿轮的润滑脂，其基础油包括加氢异构化环烷基基础油和费托合成基础油，通过加氢异构化环烷基基础油和费托合成基础油的复配，并对其质量配比进行优化设计，从而可以有效保证所得润滑脂具有优异的低温性能和氧化安定性。(3)本发明的一种应用于风力发电设备偏航系统齿轮的润滑脂，发明人通过实验研究对抗氧添加剂的组成及配比进行优化设计，通过主抗氧剂、辅助抗氧剂和金属缓蚀剂的协同作用，可以有效消除金属催化氧化作用并能吸收自由基、分解氢过氧化物，再配合基础油，从而极大提高了润滑脂在不同使用温度范围内的防锈防腐性、抗微点蚀以及极压抗磨性。(4)本发明的一种应用于风力发电设备偏航系统齿轮的润滑脂，所述的抗磨添加剂由抗磨剂、抗磨减摩剂和极压抗磨剂组成，通过三种组分的配合和协同作用，可以有效提高润滑脂的极压抗磨减摩性能。另外，本发明中所用各组分之间的相容性较好，从而进一步保证了润滑脂的使用效果。(5)本发明的一种应用于风力发电设备偏航系统齿轮的润滑脂，发明人通过大量实验研究对基础油和各添加剂之间的配比进行最优化的设计，使之达到一个最优的配合方案，从而最大程度的使润滑脂的性能达到最佳，有效保证了所得润滑脂优异的低温性能和氧化安定性。(6)本发明的一种应用于风力发电设备偏航系统齿轮的润滑脂的制备方法，通过对润滑脂的组分、配比及制备工艺进行优化设计，从而可以有效提高所得润滑脂的抗磨、抗微点蚀以及防腐防锈性能等使用性能，尤其是保证其能够满足不同恶劣环境的使用需求。具体实施方式本发明采用的一种应用于风力发电设备偏航系统齿轮的润滑脂，该润滑脂包括基础油和添加剂，其中，添加剂包括增稠剂、防锈剂、抗氧添加剂和抗磨添加剂；基础油、增稠剂、防锈剂、抗氧添加剂和抗磨添加剂分别占润滑剂总量的74～91.6％、6～12％、0.6～3％、0.8～8％、1.5～8％。上述基础油包括加氢异构化环烷基基础油和费托合成基础油，加氢异构化环烷基基础油占润滑脂总量的20～60％，费托合成基础油占润滑脂总量的20～60％；抗氧添加剂由主抗氧剂、辅抗氧剂和金属缓蚀剂组成，主抗氧剂、辅抗氧剂和金属缓蚀剂的质量分别为润滑脂总量的0.2～4％、0.5～3％、0.1～1％，主抗氧剂包括2，6-二叔丁基对甲酚和二苯胺衍生物，辅抗氧剂为二烷基二硫代磷酸锌，金属缓蚀剂为苯三唑衍生物，其中，2，6-二叔丁基对甲酚占润滑脂总量的0.1-2％，二苯胺衍生物占润滑脂总量的0.1-2％，二烷基二硫代磷酸锌占润滑脂总量的0.5-3％，苯三唑衍生物占润滑脂总量的0.1-1％；抗磨添加剂由抗磨剂、抗磨减摩剂和极压抗磨剂组成，抗磨剂为二烷基二硫代磷酸锌，占润滑脂总量的0.5-3％，抗磨减摩剂为二烷基二硫代氨基甲酸钼，占润滑脂总量的0.5-3％，极压抗磨剂为硫磷酸含氮衍生物；占润滑脂总量的0.5-2％；增稠剂为脂肪酸复合金属皂，占润滑脂总量的6～12％；防锈剂为羧酸锌和石油磺酸钡，分别占润滑脂总量的0.1～1％、0.5～2％。其中，二烷基二硫代磷酸锌即可作为抗磨剂，又作可为辅抗氧剂，其占润滑脂总量的0.5-3％。针对现有风电偏航系统齿轮脂的抗磨、抗微点蚀以及防腐防锈性能等使用性能有待进一步提高，尤其是难以满足各种不同低温及高温等恶劣环境下的使用要求的不足，本发明通过实验对基础油和添加剂的种类和配比进行优化设计，通过基础油和各种添加剂之间的协调作用，尤其是通过加氢异构化环烷基基础油和费托合成基础油的复合添加，主抗氧剂、辅抗氧剂和金属缓蚀剂之间的协调作用以及抗磨剂、抗磨减摩剂和极压抗磨剂之间的协调作用，从而可以有效保证所得润滑脂在低温(-30℃～-40℃)及高温(200℃)等恶劣环境及工况条件下仍具备很好的热氧化稳定性、防锈防腐性、抗微点蚀以及极压抗磨性，进而满足不同使用环境下的使用要求。更优化的，发明人通过大量实验发现，当各组分的质量配比分别为：脂肪酸复合金属皂8％、加氢异构化环烷基基础油40％、费托合成基础油47％、2，6-二叔丁基对甲酚0.25％、二苯胺衍生物0.25％、二烷基二硫代磷酸锌1％、二烷基二硫代氨基甲酸钼0.5％、苯三唑衍生物0.5％、羧酸锌0.5％、石油磺酸钡1％、硫磷酸含氮衍生物1％时，润滑脂的各使用性能之间可以实现最佳配合，在不同温度范围内(低温(-30℃～-40℃)及高温(200℃))的氧化安定性、防锈防腐性、抗微点蚀以及极压抗磨性达到最佳。本实施例的应用于风力发电设备偏航系统齿轮的润滑脂的制备方法，先称取基础油总量49.7％～50％的加氢异构化环烷基基础油和费托合成基础油于反应釜中，加热至75～80℃，加入十二羟硬脂酸、癸二酸、氢氧化锂反应制得脂肪酸复合金属皂，升温至210～230℃，高温炼制10min，然后加入剩余部分的基础油进行降温，温度降至100～120℃时分别加入全部的主抗氧剂，辅抗氧剂，抗磨剂，抗磨减摩剂，金属缓蚀剂，防锈剂，极压抗磨剂，然后进行均质脱气得成品风力发电设备偏航系统齿轮润滑脂。为进一步了解本发明的内容，下面结合实施例对本发明作进一步的描述。需要说明的是，由于篇幅有限，此处仅列举部分实施例，具体齿轮油的配比并不局限于具体实施例的范围。实施例1本实施例的一种应用于风力发电设备偏航系统齿轮的润滑脂，其制备方法及配比关系如下：先称取20％的加氢异构化环烷基基础油和23.5％的费托合成基础油于反应釜中，加热至75℃，加入8％的脂肪酸复合金属皂，升温至220℃，高温炼制10min，然后加入剩余的20％的加氢异构化环烷基基础油和23.5％的费托合成基础油，温度降至110℃时分别加入0.25％的2，6-二叔丁基对甲酚，0.25％的二苯胺衍生物，1％的二烷基二硫代磷酸锌，0.5％的二烷基二硫代氨基甲酸钼，0.5％的苯三唑衍生物，0.5％的羧酸锌，1％的石油磺酸钡，1％的硫磷酸含氮衍生物，然后进行均质脱气得成品风力发电设备偏航系统齿轮润滑脂。其中，基础油的基本指标如表1所示。表1基础油基本指标其中，润滑脂的抗水防腐防锈性能指标如表2所示，风电偏航系统齿轮脂应具有优异的防水性能和防腐蚀性能，以保证偏航系统各部件免受环境的侵蚀。表2研制润滑脂的抗水防腐防锈指标其中，润滑脂的高低温性能指标如表3所示，风电偏航系统齿轮脂应具有宽的使用温度，风电设备经常工作在恶劣环境中，以我国西北为例，环境温度低温可达-20～-40℃，高温可达40～50℃，阳光暴晒下物体表面温度可达70～80℃，考虑到轴承齿轮运转过程中的发热情况，风电偏航系统齿轮脂工作温度应在-40～150℃之间。表3研制润滑脂的高低温性能项目质量标准1#研制润滑脂试验方法滴点/℃≮150320gb/t4929相似粘度(-30℃，10s-1)/pa·s报告1654sh/t0048蒸发损失(100℃，22h)/％≯20.15gb/t7325其中，润滑脂的极压抗磨减摩性能指标如表4所述，偏航系统的作用是可以使风轮扫掠面积总是垂直于主风向，虽然速度不高，但偏转轴承和齿轮承受的负荷较大，因此风电偏航系统齿轮脂应具有优良的减摩、抗磨、极压性能。表4研制润滑脂的极压抗磨减摩性能发明人通过对风电偏航系统齿轮脂进行大量实验研究，对齿轮脂的配方及制备工艺进行优化设计，所得润滑脂的性能如下表5所示。采用本实施例的技术方案可以有效提高润滑脂的使用性能，尤其是其抗磨、抗微点蚀以及防腐防锈性能均能够满足不同温度下的使用要求。表5本实施例中润滑脂的性能参数实施例2本实施例的一种应用于风力发电设备偏航系统齿轮的润滑脂，其制备方法及配比关系如下：先称取16％的加氢异构化环烷基基础油和29.5％的费托合成基础油于反应釜中，加热至77℃，加入6％的脂肪酸复合金属皂，升温至210℃，高温炼制10min，然后加入剩余的16％的加氢异构化环烷基基础油和30％的费托合成基础油，温度降至120℃时分别加入0.1％的2，6-二叔丁基对甲酚，0.1％的二苯胺衍生物，0.5％的二烷基二硫代磷酸锌，0.5％的二烷基二硫代氨基甲酸钼，0.2％的苯三唑衍生物，0.1％的硫磷酸含氮衍生物，0.5％的石油磺酸钡，0.5％的硫磷酸含氮衍生物，然后进行均质脱气得成品风力发电设备偏航系统齿轮润滑脂。本实施例的润滑脂的使用性能略差于实施例1，但相对于现有润滑脂得到了有效提高。实施例3本实施例的一种应用于风力发电设备偏航系统齿轮的润滑脂，其制备方法及配比关系如下：先称取27％的加氢异构化环烷基基础油和10％的费托合成基础油于反应釜中，加热至80℃，加入12％的脂肪酸复合金属皂，升温至220℃，高温炼制10min，然后加入剩余的27％的加氢异构化环烷基基础油和10％的费托合成基础油，温度降至110℃时分别加入2％的2，6-二叔丁基对甲酚，2％的二苯胺衍生物，3％的二烷基二硫代磷酸锌，3％的二烷基二硫代氨基甲酸钼，0.5％的苯三唑衍生物，0.5％的羧酸锌，1％的石油磺酸钡，2％的硫磷酸含氮衍生物，然后进行均质脱气得成品风力发电设备偏航系统齿轮润滑脂。本实施例的润滑脂的使用性能略与实施例2较为接近。实施例4本实施例的一种应用于风力发电设备偏航系统齿轮的润滑脂，其制备方法及配比关系如下：先称取20％的加氢异构化环烷基基础油和21％的费托合成基础油于反应釜中，加热至75℃，加入7％的脂肪酸复合金属皂，升温至230℃，高温炼制10min，然后加入剩余的20％的加氢异构化环烷基基础油和21％的费托合成基础油，温度降至100℃时分别加入1％的2，6-二叔丁基对甲酚，1％的二苯胺衍生物，1.5％的二烷基二硫代磷酸锌，2.5％的二烷基二硫代氨基甲酸钼，1％的苯三唑衍生物，0.5％的羧酸锌，2％的石油磺酸钡，1.5％的硫磷酸含氮衍生物，然后进行均质脱气得成品风力发电设备偏航系统齿轮润滑脂。本实施例的润滑脂的使用性能略与实施例3较为接近。对比例1本对比例的润滑脂，其组分基本同实施例1，其区别主要在于：本对比例中的基础油采用api-iii类基础油。对比例2本对比例的润滑脂，其组分基本同实施例1，其区别主要在于：本对比例中的基础油采用pao合成油。选用上述对比例1和2中的基础油可以保证所得润滑脂具有良好的低温性能，但其极性相对较差，对其他添加剂的溶解性能相对较差，从而导致极压抗磨、防锈和抗氧添加剂的作用受到影响，因此其润滑脂的使用性能难以满足不同环境下的使用要求。当前第1页12