风力发电机液压系统

风力发电中的液压系统的应用【摘要】近年来，我国的风电规模逐渐扩大，而大部分风力发电机组所处环境十分恶劣，机组经受各种极端工况的考验不断发生各类事故，目前各风力发电企业对于风电机组安全运行的要求也越来越高，而液压系统对风机平稳运行起着至关重要的作用，因此需要保证液压系统的稳定性，保证液压系统的良好运行，有效提高风机的可利用率。

本文对风力发电中的液压系统的应用进行了分析，对液压系统的稳定运行具有重要意义，同时也为液压系统的维护保养与维修提供了理论指导。

【关键词】风力发电；液压系统；液压泵引言液压技术由于可以达到大功率输出、可靠的控制精度、所占空间少等要求，在风电行业中得到广泛的应用。

在变桨距风力发电机组中，液压站的主要任务是执行机组的高速轴刹车和偏航刹车以及锁风轮锁。

1液压系统概述液压系统设计原理由于其优良的性能被广泛应用，这其中有前文提到的偏航控制系统和刹车制动功能，除此以外在风机齿轮箱传动系统也应用到了液压原理。

由于液压系统自身的稳定性、及时性能够有效提升风力发电整体系统的可靠性和智能化，因此国外知名的风力发电研究公司维斯塔斯公司针对变桨设计当中引用了液压控制原理，此种设计能够达到使得高速轴的制动性更加平稳及可靠，使得液压系统的优良特性达到最大程度的利用，有效提升风力发电系统的智能性。

风力发电系统中应当添加相关更为先进的传感设备，达到更好的采集和分析相关风能数据，使得风力发电系统整体运作更为合理科学，提升系统本身对风能的转化率，进而提升其经济价值和战略目的。

2风力发电中的液压系统的应用2.1风电机组的功率控制液压系统定浆距风电机组功率控制液压系统结构在不同环境下的工作流程是不同的，当风电机组所处区域风力较小时，叶轮转速经过齿轮箱增速后低于发电机额定转速时，液压系统会通过控制叶片末端的液压单元来驱动叶片旋转，达到增加叶轮旋转速度目的；当风速过大导致发电机转速超过其额定转速时，液压系统进行泄压，此操作将使得叶片末端发生位置改变，改变成与叶片主体呈直角的状态，使得叶片风阻加大，降低叶轮旋转速度。

金风S48750风力发电机三种刹车方式及相应液压系统动作过程风力机组的刹车系统包括机械刹车（两副高速闸）和空气刹车（叶尖）。

风力机组停机有三种刹车方式：正常刹车、安全刹车和紧急刹车。

下面分别描述三种刹车方式的过程及每一个步骤对应的液压系统动作过程：1、正常刹车流程：叶尖甩开气动刹车—脱网后电机转速到500转一个高速闸抱死刹车—转速为零时另一个高速闸抱死刹车（下次正常刹车时两幅高速闸动作顺序交换，确保两幅刹车片均匀磨损）—刹车完成后收叶尖（1）切除叶尖电磁阀的供电电源；320、350电磁阀失电，叶尖回油，叶尖压力消失。

（2）如果发电机与电网连接，当发电机转速低于同步转速（500rpm）时发电机脱网；当叶轮转速在限定时间内降低到设定转速时，一副高速闸实施制动；当转速为500rpm时电磁阀190.1（或者190.2）失电，高速闸1回油刹车。

（3）如果在设定时间内叶轮转速降到零，第二副高速闸在设定时间后制动；当转速为0rpm时190.2（或者190.1）失电，高速闸2回油刹车。

（4）刹车完成后叶尖收回。

310、320、350得电，液压泵工作，叶尖建压收回。

下一次再执行正常刹车时两副高速闸的动作顺序相反，确保两闸刹车片均匀磨损。

2、安全刹车流程：叶尖甩开气动刹车，同时一个高速闸抱死刹车—转速为零时另一个高速闸抱死刹车（下次正常刹车时两幅高速闸动作顺序交换，确保两幅刹车片均匀磨损）—刹车完成后收叶尖（1）叶尖和一副高速闸同时制动，发电机脱网；320、350、190.1（或者190.2）同时失电，叶尖、高速闸1回油刹车。

（2）叶轮转速为零时，第2部闸抱死；190.2（或者190.1）失电，高速闸2回油刹车。

（3）刹车完成后叶尖收回。

310、320、350得电，液压泵工作，叶尖建压收回。

下一次再执行安全刹车时两副高速闸的动作顺序相反，确保两闸刹车片均匀磨损。

3、紧急刹车流程：叶尖甩开气动刹车，同时两个高速闸抱死刹车，电机同时脱网。

风力发电机液压变桨系统简介全球投入商业运行的兆瓦级以上风力发电机均采用了变桨距技术，变桨距控制与变频技术相配合，提高了风力发电机的发电效率和电能质量，使风力发电机在各种工况下都能够获得最佳的性能，减少风力对风机的冲击，它与变频控制一起构成了兆瓦级变速恒频风力发电机的核心技术。

液压变桨系统具有单位体积小、重量轻、动态响应好、转矩大、无需变速机构且技术成熟等优点。

本文将对液压变桨系统进行简要的介绍。

风机变桨调节的两种工况风机的变桨作业大致可分为两种工况，即正常运行时的连续变桨和停止（紧急停止）状态下的全顺桨。

风机开始启动时桨叶由90°向0°方向转动以及并网发电时桨叶在0°附近的调节都属于连续变桨。

液压变桨系统的连续变桨过程是由液压比例阀控制液压油的流量大小来进行位置和速度控制的。

当风机停机或紧急情况时，为了迅速停止风机，桨叶将快速转动到90°，一是让风向与桨叶平行，使桨叶失去迎风面；二是利用桨叶横向拍打空气来进行制动，以达到迅速停机的目的，这个过程叫做全顺桨。

液压系统的全顺桨是由电磁阀全导通液压油回路进行快速顺桨控制的。

液压变桨系统液压变桨系统由电动液压泵作为工作动力，液压油作为传递介质，电磁阀作为控制单元，通过将油缸活塞杆的径向运动变为桨叶的圆周运动来实现桨叶的变桨距。

液压变桨系统的结构变桨距伺服控制系统的原理图如图1所示。

变桨距控制系统由信号给定、比较器、位置（桨距）控制器、速率控制器、D/A转换器、执行机构和反馈回路组成。

图1 控制原理图液压变桨执行机构的简化原理图如图2所示，它由油箱、液压动力泵、动力单元蓄压器、液压管路、旋转接头、变桨系统蓄压器以及三套独立的变桨装置组成，图中仅画出其中的一套变桨装置。

图2 液压原理图结束语液压变桨系统与电动变桨系统相比，液压传动的单位体积小、重量轻、动态响应好、扭矩大并且无需变速机构，在失电时将蓄压器作为备用动力源对桨叶进行全顺桨作业而无需设计备用电源。

风力发电液压系统故障诊断研究摘要：近年来随着风力发电的大规模实施，我国风力发电的规模和数量也在不断地增加，这就对风机的运行、检修和维护工作提出了更好的要求。

由于风力发电系统在野外工作时间较长，工作环境较差，容易发生风力发电机故障，因此，对保证机组安全正常运行具有十分重要的意义，需要分析机组故障诊断，及时发现，及时检修，提高运行稳定性和可靠性。

基于此，本文就风力发电液压系统故障诊断进行研究，希望可以为相关工作人员提供一定的参考。

关键词：风力发电机组故障；液压系统；故障诊断引言一般情况下，处于同一风电场中的相同型式的风力发电机组,在全年的工作过程中，不少时候都会发生不同的故障，从机械构造上来看，这些风力机组一般包括了二大部份：电力元件和机械部分，前者的损坏一般并没有造成附件的损坏，而后者的损坏却可以引起附件的损坏，所以，对于行人为了确保人身安全,若要登机检查，一般都必须在小风期进行，这种硬性要求从客观上对风力发电设备的检查造成了极大的困难，是无法在强风时进行检查维护的。

此外，很多电气元件的工作条件变化，即便进行严格的检查测试，仍然不能及时发现问题，这也是检修风力发电机无法避免的问题所在。

1风力发电机组日常故障处理(1)风力发电机组测风仪失效。

当测风仪发生故障时，应检查测风仪是否灵敏，即风力发电机所呈现的输出功率与其转速有偏差。

如果没有异常情况，立即检查传感器和信号侦测电路有没有故障，如果有故障，就应该进行排除处理。

当测风仪出现问题，要检验测风仪能否可靠，即风力发电厂所提供的输出功率与其速度之间的误差。

如没有异常情况，立即检测传感器的信号检测回路有无问题，一旦发现问题,就必须加以解决处理。

(2)异响。

风力发电机组在运行过程中发生声响异常，应查明其发出声响的部位。

对传动系统出现故障的，应进行位置温度对应、震动状态对应检查，查明原因，明确故障隐患，并进行有的放矢的应对。

(3)温度超标。

当风力发电机在运行过程中发生装置设备温度超标而自动停机时，即由于发电机、控制箱、晶闸管等装置设备在运行过程中温度过高而定值过高，从而引起的自动保护停机。

风力发电机组电液伺服系统简介一、概述：风力发电机组的液压伺服系统，主要用于变浆距风力发电机组的变浆控制装置、安全浆距控制装置、偏航驱动和制动装置、停机制动装置提供液压驱动力及控制，实现风力发电机组的转速控制、功率控制，同时也制控机械刹车机构。

根据自然风速、风向，液压伺服系统自动调节发电机组在稳定的电压和频率下运行发电，并对恶劣气候实施自动安全保护。

二、风力发电机组电液伺服液压系统特点：1、可实现大范围的无级调速（调速范围达2000：1），即能在很宽的范围内很容易地调节力与转矩；2、控制性能好，对力、速度、位置等指标能以很高的响应速度精确地进行控制。

很容易实现机器的自动化，不仅可实现更高程度的自动控制过程，而且可以实现遥控。

3、体积小、重量轻、运动惯性小、反应速度快，动作可靠，操作性能好。

4、可自动实现过载保护。

一般采用矿物油作为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长。

5、可以方便地根据需要使用液压标准元件、灵活地构成实现任意复杂功能的系统。

6、采用高性能比例伺服阀，提高抗污染能力。

三、电液伺服系统的基本组成1、动力元件动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体（主要是油）的压力能，是指液压系统中的油泵，向整个液压系统提供压力油。

液压泵的常见结构形式有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。

2、控制元件控制元件(即各种液压阀)其作用是在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向，以满足执行元件对力、速度和运动方向的要求。

该电液伺服系统的主要元件为带位置反馈的高性能比例伺服阀。

3、执行元件执行元件是把系统的液体压力能转换为机械能的装置，驱动外负载做功。

旋转运动用液压马达，直线运动用液压缸，摆动用液压摆动马达。

油缸、马达有位置传感器与控制阀构成反馈控制。

4、辅助元件辅助元件是传递压力能和液体本身调整所必需的液压辅件，其作用是储油、保压、滤油、检测等，并把液压系统的各元件按要求连接起来，构成一个完整的液压系统。

辅助元件包括油箱、蓄能器、滤油器、传感器、油管及管接头、密封圈、压力表、油位计、油温计等。

风力发电机液压变桨系统与电动变桨系统对比分析关键词：风力发电机组叶片桨距角控制扭矩和功率控制并网型风力发电机组是将风的动能转换成机械能，再把机械能转换成电能并入电网。

由于风速随时发生变化，因此长期运行在野外的风力发电机组承受着十分复杂恶劣的交变载荷。

所以风力发电机组各个部件的疲劳强度、材料结构和控制策略是影响风力发电机组寿命的主要因素。

叶轮是扑捉风能的关键部件，叶轮是由叶片和轮毂组成。

叶片具有空气动力外形，在气流的作用下产生力矩驱动叶轮转动，通过轮毂和主轴将扭矩传递到齿轮箱增速来驱动发电机，再经过变流器把电压转换成和电网电压频率，幅值和相位完全一致后经箱变并入电网，由此完成能量的变换。

变桨控制系统通过控制对叶片的迎风角度能够获取更多的风能，并减小因阵风引起的载荷，因此取得了广泛应用。

变桨系统能够控制发电机转速使其跟踪风速变化，时刻跟踪风能利用系数cp，通过对变桨系统的控制可以对输出扭矩和功率进行控制，保持最佳功率曲线。

变桨距控制系统通过控制连接在轮毂轴承机构转动叶片来控制叶片桨距角，由此来减小翼型的升力来控制叶轮的转速达到控制输出扭矩和功率的目的。

变桨距系统可根据风速连续调节叶片的桨距角，以便达到在额定风速以上能够保持输出功率恒定的的目的。

一般在额定风速以下，叶片的启动桨距角是87度左右，当风力发电机在启动的过程中桨距角逐渐向0度方向转动，此时气流在轮毂上产生的提升力逐渐增加，叶轮越转越快，当达到额定转速时风机并网运行，所以控制叶片的桨距角是变桨控制系统的关键。

1 液压变桨系统的原理与结构液压变桨距的控制原理就是控制系统通过检测信号驱动液压系统，使液压系统变桨缸直接运行，从而通过一个运动装置将直线运动变为圆周运动，来推动带有轴承的叶片转动，实现调节桨距角的目的。

对于小功率的风力发电机一般采用统一变桨控制，也就是说利用一个液压执行机构控制整个风机的所有叶片变桨，但对于大功率风力发电机采用独立变桨机构，每个液压执行机构去单独控制每个叶片的桨距角达到控制的准确性和一致性。

风力发电机液压变桨系统简介全球投入商业运行的兆瓦级以上风力发电机均采用了变桨距技术，变桨距控制与变频技术相配合，提高了风力发电机的发电效率和电能质量，使风力发电机在各种工况下都能够获得最佳的性能，减少风力对风机的冲击，它与变频控制一起构成了兆瓦级变速恒频风力发电机的核心技术。

液压变桨系统具有单位体积小、重量轻、动态响应好、转矩大、无需变速机构且技术成熟等优点。

本文将对液压变桨系统进行简要的介绍。

风机变桨调节的两种工况风机的变桨作业大致可分为两种工况，即正常运行时的连续变桨和停止（紧急停止）状态下的全顺桨。

风机开始启动时桨叶由90°向0°方向转动以及并网发电时桨叶在0°附近的调节都属于连续变桨。

液压变桨系统的连续变桨过程是由液压比例阀控制液压油的流量大小来进行位置和速度控制的。

当风机停机或紧急情况时，为了迅速停止风机，桨叶将快速转动到90°，一是让风向与桨叶平行，使桨叶失去迎风面；二是利用桨叶横向拍打空气来进行制动，以达到迅速停机的目的，这个过程叫做全顺桨。

液压系统的全顺桨是由电磁阀全导通液压油回路进行快速顺桨控制的。

液压变桨系统液压变桨系统由电动液压泵作为工作动力，液压油作为传递介质，电磁阀作为控制单元，通过将油缸活塞杆的径向运动变为桨叶的圆周运动来实现桨叶的变桨距。

液压变桨系统的结构变桨距伺服控制系统的原理图如图1所示。

变桨距控制系统由信号给定、比较器、位置（桨距）控制器、速率控制器、D/A转换器、执行机构和反馈回路组成。

图1 控制原理图液压变桨执行机构的简化原理图如图2所示，它由油箱、液压动力泵、动力单元蓄压器、液压管路、旋转接头、变桨系统蓄压器以及三套独立的变桨装置组成，图中仅画出其中的一套变桨装置。

图2 液压原理图结束语液压变桨系统与电动变桨系统相比，液压传动的单位体积小、重量轻、动态响应好、扭矩大并且无需变速机构，在失电时将蓄压器作为备用动力源对桨叶进行全顺桨作业而无需设计备用电源。

风电机组液压站规程1 简介MY1.5s发电机液压系统其主要功能是为高速联轴器制动器和偏航制动器提供液压力，它包括一个液压站，以及连接两个执行机构（高速联轴器制动器、偏航制动器）之间的液压管路。

本章只介绍液压站。

1.1 液压系统外观及参数：液压站技术参数：工作介质：介质必须采用“Esso Univis HVI 46”油箱容积：10L 泵出口流量: 1.6L/min电机功率；0.75KW 正常工作压力; 160bar左右电机频率: 50Hz 电机转速；1450RPM电机电压；400v1.2各部件作用说明液压站系统示意图见下面《液压原理图》液位计（序号20）上的视窗用于直接目测油箱里面液位高低的情况；液温发讯器（序号21）用于实时监制油量的高低，当油温度超过70℃C时候，开关点断开报警；空气滤清器（序号30）用于油与空气交换，旋开盖帽可用作系统加油口和油液取样口；压力表组件（序号290）可灵活测量各个测压点的压力值，其本身并不和任何油路相贯通；进油过滤器（序号110）当过滤器外部指示器颜色由绿色变为红色，应及时更换滤芯以保证系统的正常运行；单向阀（序号120）其开启压力为0.5bar，用于对工作介质流向控制；溢流阀（序号130）其设定值为190bar，用于保护系统的最高压力不超过190bar，作为安全阀使用；手动泵（序号270）在电机不正常启动的紧急情况下使用，其配套的手柄放置油箱后侧，使用时插入手柄前后拉动数次以提升系统压力后与蓄能器（序号150）共同保持系统压力在一段时间内的稳定。

压力传感器（序号160）由1个模拟量（4-20mA）和2个开关量组成，模拟量用于实时检测系统压力值，2个开关量其上限值设定为160bar，下限值设定为140bar；蓄能器（序号150）正常情况下通过把液压能转化成弹性势能储存起来，当系统瞬时需要大量或系统压力出现波动时候，释放之前所储存的能量，另外当泵因停电或损坏时可以做为紧急动力源，起到系统保压的功能；溢流阀（序号250）其整定压力值为200bar，出厂时候已经铅封，现场不必再另行调节；截止阀（序号260），此阀正常工作时候为全关状态，打开即系统卸荷；减压阀（序号180），此阀为二通型减压阀，出口压力设定值为95bar。

风电机组液压站规程1 简介MY1.5s发电机液压系统其主要功能是为高速联轴器制动器和偏航制动器提供液压力，它包括一个液压站，以及连接两个执行机构（高速联轴器制动器、偏航制动器）之间的液压管路。

本章只介绍液压站。

1.1 液压系统外观及参数：液压站技术参数：工作介质：介质必须采用“Esso Univis HVI 46”油箱容积：10L 泵出口流量: 1.6L/min电机功率；0.75KW 正常工作压力; 160bar左右电机频率: 50Hz 电机转速；1450RPM电机电压；400v1.2各部件作用说明液压站系统示意图见下面《液压原理图》液位计（序号20）上的视窗用于直接目测油箱里面液位高低的情况；液温发讯器（序号21）用于实时监制油量的高低，当油温度超过70℃C时候，开关点断开报警；空气滤清器（序号30）用于油与空气交换，旋开盖帽可用作系统加油口和油液取样口；压力表组件（序号290）可灵活测量各个测压点的压力值，其本身并不和任何油路相贯通；进油过滤器（序号110）当过滤器外部指示器颜色由绿色变为红色，应及时更换滤芯以保证系统的正常运行；单向阀（序号120）其开启压力为0.5bar，用于对工作介质流向控制；溢流阀（序号130）其设定值为190bar，用于保护系统的最高压力不超过190bar，作为安全阀使用；手动泵（序号270）在电机不正常启动的紧急情况下使用，其配套的手柄放置油箱后侧，使用时插入手柄前后拉动数次以提升系统压力后与蓄能器（序号150）共同保持系统压力在一段时间内的稳定。

压力传感器（序号160）由1个模拟量（4-20mA）和2个开关量组成，模拟量用于实时检测系统压力值，2个开关量其上限值设定为160bar，下限值设定为140bar；蓄能器（序号150）正常情况下通过把液压能转化成弹性势能储存起来，当系统瞬时需要大量或系统压力出现波动时候，释放之前所储存的能量，另外当泵因停电或损坏时可以做为紧急动力源，起到系统保压的功能；溢流阀（序号250）其整定压力值为200bar，出厂时候已经铅封，现场不必再另行调节；截止阀（序号260），此阀正常工作时候为全关状态，打开即系统卸荷；减压阀（序号180），此阀为二通型减压阀，出口压力设定值为95bar。