風力發電機組液壓系統原理分析

王海濤

摘要：近年來，社會對電力的需求不斷增加，電力項目的數量也在逐漸增加。風力發電等新型再生能源設發電產業的發展前景十分廣闊。未來幾年我國電力風電設備產業發展應該還會繼續長期保持快速健康穩定發展的態勢，隨著我國風電生產技術的逐漸成熟，其企業經營者的盈利性和管理控制能力也肯定會隨之不斷穩步提升。在目前我國風電高速健康發展的現階段，其性價比已經形成了相對于火電和水電的絕對綜合競爭力和成本控制優勢。風電的主要發展效益如下：發電量每增加一倍，發電成本就降低15%左右。隨著中國國內風電場的發展和風電技術的不斷創新，風電成本將逐漸下降。本文簡要介紹了風力發電機組的液壓控制系統工作原理。

關鍵詞：風力發電機組;液壓系統;偏航系統;剎車系統

隨著當前我國現代風電技術的不斷發展和進步，低風速利用風電的資源逐漸可以得到有效開發綜合利用，對一臺風電發電機組塔筒的使用高度和結構要求越來越高。一個塔架需要將發電機艙和外部風輪上的支撐設置到所必需高度上并作為一臺風力發電機的主要傳動支撐，使一臺風力發電機能夠更充分地利用吸收外部風能。在風力發電機的整個周期中，塔架要承受由風力發電機、機艙及其自身重力以及各種風況引起的復雜動態載荷。塔架的過度傾斜或異常振動會降低機組的輸出并可能導致極端負載，嚴重時甚至可能發生機組塔架整體倒塌等重大安全事故，造成人身生命傷害或其他經濟損失。

一、風電機組運行狀態在線監測

從理論上講，如果風力發電機的某個特定部件在其使用壽命到期之前進行大修或更換，則可以有效降低發電機的故障率。然而，如何確定許多組件的壽命是很困難的。近年來，國內外開始考慮利用遠程在線監測實時監測風力發電機組的運行狀態。遠程在線監測將傳感器附加到風力發電機、主軸承、機艙和齒輪箱等部件上，收集產生的信號，并在計算機上進行分析，以確定風力發電機的實際狀況，有效保證機組穩定運行。在傳感器調試過程中，為了更好地反映風電機組的狀況，需要選擇合適的地點采集有效的、較具代表性的風電信號。而在收集到這些信號后，必須通過移動計算機對信號數據進行分析處理，建立有效的模式識別信號數據庫，并通過對信號數據的對比和分析處理來準確判斷各個風電相關機組的日常運行管理情況。通過遠程監控、在線監測對數據采集后得到的信號數據需要進行對比分析和診斷，預測風電損壞件，提前準備風電相關的設備件和維護專用工具，在無風的季節需要提前進行更換，可以防止隱患增加。這充分提高了風電機組的功能完整性和資源利用率，提高了風電機組日常維護管理工作的技術質量，節省了各種維護成本，減少了功率損耗，提高了整體效率。但是，遠程在線監測必須基于準確的分析和診斷。新技術仍在開發和完善中，數據采集分析和故障診斷等新方法還不夠成熟。由于技術投資少和成本高，且目前并非所有遠程風電機組維護系統都可以使用，遠程風電在線故障監測系統只能將其作為現代風電機組系統維護管理策略的一個補充。

二、風力發電機組液壓系統工作原理分析

2.1液壓系統簡介

在風力發電機中，液壓制動系統的主要工作功能就是同時執行風力發電機的高速偏航液壓制動和高速軸制動。該液壓系統主要由液壓電源、濾油器、控制油門閥組、蓄能器、壓力制動繼電器等部分組成。特別注意在進行修理風力液壓制動系統（斷開連接處或斷開控制閥門）之前，應首先釋放一下包括風力蓄能器在內的整個風力液壓制動系統的全部壓力，并及時清理泄漏的液壓油。

2.2液壓系統的工作原理

（1）啟動前狀態

高速軸上的制動閥關閉，高速軸上的制動器由彈簧力釋放。相應的偏航制動器和卸荷閥自動關閉，偏航制動器完全停止。當油泵壓力通過傳感器檢測所得到的油泵壓力等于170bar時，油泵停止。

（2）正常運行狀態

當風向發生變化時，風力發電機會自動轉向風向。此時，偏航制動閥開啟，偏航卸荷閥完全失去了制動力，通過帶動背壓閥將壓力自動降低至5bar，提高風力發電機偏航時的運行穩定性。當風機自動倒轉或手動偏航

時，偏航風力制動和卸荷閥同時自動開啟，夾鉗上的壓力值下降至0bar，夾鉗完全自動釋放。

（3）停機過程時狀態

在停止制動過程中，變槳系統使用了螺旋槳順槳以便于執行氣動剎車，在高速軸制動之前將制動器激活到一定程度。

（4）高速軸剎車工況

按下緊急制動按鈕立即打開機械液壓制動閥，高速軸液壓制動器在一定液壓力下進行制動，壓力指示表上的高速壓力顯示值為100bar。如果需要手動保持風扇和制動器，可以手動擰緊手工制動機構并同時使用一個手動泵來抑制高速軸的制動，液壓溢流閥可以確保高速軸制動夾鉗上的壓力小于110bar。

（5）系統保護

主溢流閥指的是整個系統的安全閥，可以確保系統壓力不超過200bar。由于其功能重要性，一般不允許調整液壓主溢流閥的內部壓力溢流設置。

2.3基于大數據分析的故障診斷及維護策略

風力發電機機組是一個復雜的集成系統，風力發電機的機組故障在早期不可避免地可能會不時出現一些異常跡象。因此要準確找到機組故障原因分布基本規律，需要對分布規律進行分析研究。對于復雜系統和故障，可以分別通過逐步分析拆解的方法進行數據分析和統計研究，找出故障原因，進一步描繪故障的發生和發展過程，科學地對系統故障做出診斷和維護策略。為改進機組提供重要基礎。目前國內普遍采用故障樹分析方法和故障模式及后果分析法作為風機故障模式分析的基礎，運用這些方法，分析出多個故障子系統的故障模式、機組故障類別及影響分析等，對故障因素進一步分析，同時制定對策?；谶@一結論，機組的維修策略得到優化和不斷改進。并將維護后的可用性、平均故障間隔時間和維護后風力發電機的平均故障間隔時間與以前的數據進行詳細比較，并比較故障頻率以評估維護的有效性。

結束語

基于其目前的運行性能，它在可用性、發電量、功率消耗曲線等各個方面都已經表現了突出的性能，系統的運行穩定性和可靠性也在實際使用中可以得到充分確認。由于液壓站進氣閥門的自動開啟關閉時間可以根據實際風速情況可以有所選擇地進行調節，以控制整個風速制動系統和風速偏航系統的余壓值。這樣就讓我們完全可以有效地建立控制整個發電機組的風速制動偏航系統，防止"傾倒"等嚴重事故點的發生，大大提高了風力發電機正常運行的制動安全性和運行穩定性。

參考文獻：

[1]蘇新霞，王致杰，徐雙，等.一種新型風力發電機偏航控制系統[J]科技與創新，2018（20）：10-11.

[2]李芬.風力發電機組液壓比例控制系統的研究[D]濟南：山東大學，

2019.

[3]趙晶、ACS800變頻器在FT2500風機偏航系統中的設計與研究[D]重慶：西南交通大學，2018.

[4]侯明生.國產發電機組電氣方面的幾個問題[J]電力安全技術，2018（2）：42-44.

[5]楊校生.風力發電技術與風電場工程[M].北京：化學工業出版社，

2019.