淺談液壓油對風力發電機組液壓系統的影響

杜成榮 廣林 徐宏

摘? 要：液壓油的性能對液壓系統低起著至關重要的作用，針對于風力發電機組特殊的工作環境對液壓油的性能有一些特殊的要求，本文通過結合現場發生的液壓油相關故障與實驗室的相關試驗的結果，對風力發電機組液壓油的選用和相關設計提供參考。

關鍵詞：風力發電;液壓系統;液壓油;粘度指數

引言

風力發電機組液壓系統主要服務對象有偏航剎車裝置、主軸剎車裝置、風輪鎖裝置和變槳裝置，這些裝置控制著風力發電機組的偏航對風、解纜操作和安全維護等。隨著風力發電機組大型化，液壓系統在風力發電機組中的重要性越來越高，液壓系統的性能影響著風力發電機組的安全高效運行。液壓油作為液壓系統的“血液”，它的性能直接影響液壓系統的正常工作。風力發電機組安裝地點常在高山、荒原和海上等容易出現極端天氣的地方，對液壓油的性能要求會很高，特別是液壓油粘度隨溫度變化的特性，也稱粘度指數。液壓油的粘度一般隨著溫度的升高會變小，隨溫度的降低會變大，國際上一般采用40℃時的運動粘度作為參考值。

1 液壓油的選用

液壓油的選用與系統工作壓力、油泵的類型、工作溫度和工作狀態等有關，風力發電機液壓系統屬于特殊液壓設備，它的液壓油選用還要參考風機的安裝地區、安裝季節等。風力發電機液壓系統一般選用高耐磨性、高抗氧化性、高抗乳化性以及高粘度指數。

2 液壓油的低溫性能

液壓油的低溫性能主要受到液壓油粘度指數的影響，液壓油的粘度指數表示油品粘度隨溫度變化的程度。粘度指數越高，油品粘度受溫度的影響越小，反之則越大。風力發電機的工作環境溫度可能會達到-20℃以下，對液壓油的低溫特性要求非常高，此時普通的常溫液壓油已經無法正常工作，如果繼續使用可能會導致液壓系統元件的損壞，嚴重時會導致液壓油泵的損壞。

風力發電機的液壓系統一般要求能夠在-30℃時能夠正常工作，生存溫度在-40℃，因此必須要保證液壓油在-30℃時液壓油運動粘度滿足使用要求。液壓油標號中HV和HS代表的是低溫液壓油，而它們的適用溫度又有所區別。HV油適用于-15℃以上露天使用液壓系統，HS油適用于-25℃以上的露天使用液壓系統，具體的極限使用溫度還要結合液壓油泵的參數來商定。風力發電機液壓系統是在頂部機艙內部，加上齒輪箱運行時的溫度，機艙內平均溫度可能會與外界溫度相差5℃左右。

3 液壓泵對液壓油粘度的要求

液壓泵是液壓系統中對液壓油粘度反應最敏感的元件，不同油泵由于結構形式的不同對液壓油粘度的要求也有所差別，在選擇液壓油時取決于液壓泵的類型、工作壓力、啟動溫度、工作溫度及環境溫度等。每種液壓泵都會有規定的液壓油粘度范圍（見表1）。

選擇液壓油時也要看注意不同種類液壓泵工作時的最大吸入粘度和最低許用粘度。液壓泵允許的最大吸入粘度是由長期停置后系統的啟動溫度和泵的類型所限定的，同時還受吸油管尺寸、吸油高度、吸油濾芯等產生的阻力限制。風力發電機液壓系統可能會長時間低溫（不排除有-30℃）停置，此時如果液壓油的粘度過大將會導致液壓系統的建壓故障，甚至可能會建不了壓。

液壓油的最低許用粘度是為了在溫度升高后，液壓油運動粘度下降，當運動粘度下降到超過允許范圍，就可能會造成液壓泵磨損過大，另一方面運動運動粘度過小也會導致液壓泵內泄漏增加，減小液壓泵的容積效率。

為此我們做了一次驗證試驗，驗證油液、溫度對風電液壓系統建壓和泄壓時間的影響。環境溫度為-30℃，液壓油選擇超低溫液壓油。

方法：測試使用一臺剎車液壓站，并連接10組制動器進行測試，整臺液壓站放在高低溫試驗箱內，試驗共測試5個溫度下的響應特性曲線，溫度分別為：-30℃、-20℃、-10℃、0℃、10℃。

測試數據來自兩個壓力傳感器，分別安裝再系統壓力測試點和偏航壓力測試點，采集設備每100ms采集一個壓力數據，得到一下測試數據：

1）電磁閥得電，記錄和采集偏航回路的壓力從160bar降到5bar的時間數據和曲線;

2）電磁閥得電，記錄和采集偏航回路的壓力從5bar升到160bar的時間數據和曲線。

試驗結果滿足系統對建壓泄壓時間要求，可以放心使用。

4 結論

（1）風力發電機液壓系統屬于特種設備，在對液壓油選型時需考慮全面，兼顧各種要求。

（2）液壓油的選型需根據液壓系統的液壓泵類型來合理選用。

（3）液壓油的粘度指數對液壓油的低溫性能有很大影響，風力發電機液壓系統在設計時應考慮到低溫環境帶來的液壓油粘度變化對系統正常運行造成的影響。

（4）風力發電機低溫型的液壓油建議選用HS標號的超低溫液壓油。

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作者簡介：

杜成榮（1984-），男，漢族，本科，浙江杭州人，中級工程師，研究方向：風力發電液壓系統設計與維護。