风力发电的“智勇双全”卫士，液压变桨技术全解析（一）
发布时间:
2024-05-27
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摘要
1. 液压变桨的概念、组成、功能
风电变桨系统作为大型风电机组控制系统的核心部分之一，该技术是通过调节桨叶的节距角，根据风速的大小自动进行调整叶片与风向之间的夹角，进而控制风轮捕获的气动转矩和气动功率，以优化风能的捕获效率和发电机组的运行性能。变桨系统是实现桨叶转动，改变桨距角，保证风电机组在额定风速以上功率平衡，在极端情况下，变桨系统会自动完成收桨动作以减少叶片对风的阻力，从而降低风电机组的转速和负荷。这样可以有效地防止风电机组在极端情况下受到损坏，并保护风电机组的安全。变桨系统对机组安全、稳定、高效的运行具有十分重要的作用。
风力变桨系统可分为液压变桨系统和电变桨系统，液压变桨系统以电机驱动液压泵为工作动力、液压油为传递介质、电磁阀为控制元件，通过将油缸活塞杆的运动转变为桨叶的圆周运动来实现变桨。
在液压变桨系统中，液压泵站、液压滑环、变桨阀组、比例阀、蓄能器和油缸都是确保系统正常运行的重要组件。
液压泵站为整个液压系统提供稳定的液压动力，是系统的动力源。液压滑环用于连接机舱内部的液压泵站和旋转的桨叶部分，确保高压油能够顺畅地传输到变桨阀组和油缸。变桨阀组根据控制系统的指令，精确控制油缸的伸缩，实现桨叶的角度调节。蓄能器在液压变桨系统中起到多种作用，包括作为辅助动力源、保持系统恒压、提供应急动力源、吸收液压冲击等。在紧急情况下，如系统突然失压或停电，蓄能器可以迅速释放储存的液压油，确保桨叶能够安全地收回到预定位置。油缸是执行机构，它根据控制系统的指令和变桨阀组的调节，实现桨叶的角度调节。
2. 液压变桨的性能优势和价值优势
随着风力发电技术的不断发展，液压变桨系统作为风力发电机组中的重要组成部分，其性能和价值优势逐渐凸显。下面，从性能和价值两个角度对液压变桨系统进行深入分析。
01.性能优势
高可靠性和低故障率
液压变桨系统采用成熟稳定的液压技术，具有高度的可靠性和较低的故障率。这意味着风力发电机组在运行过程中能够保持长时间的稳定运行，减少因故障导致的停机时间，提高发电效率。
快速响应和精确调整
液压变桨系统具有较快的响应速度和较高的调整精度。当风速发生变化时，液压变桨系统能够迅速调整风机叶片的角度，以适应不同的风速条件，从而确保风力发电机组的高效运行。
高扭矩输出
液压变桨系统能够提供较大的扭矩输出，这使得风力发电机组在面对复杂风场环境时能够保持稳定的运行状态。同时，高扭矩输出也提高了风力发电机组的适应性和可靠性。
减震缓冲
液压阻尼的存在可以吸收叶片转轴上面的冲击转矩，对叶片及风机本身起到很好的减震缓冲效果。
简化维护，消除齿面润滑需求
液压变桨系统采用的轴承更简单，无需对齿轮进行润滑，减少集中润滑的润滑点。在传统的齿轮系统中，齿面润滑是必不可少的，以减小齿轮之间的摩擦和磨损。然而，液压变桨系统通过使用液压油来传递力量，从而消除了对齿面润滑的需求。这不仅简化了维护程序，还降低了因润滑不足或过度而导致的潜在问题。
无齿轮传动，解决齿轮磨损问题
无需齿轮、无齿隙频率响应快以及不存在齿轮磨损问题：齿轮传动在长时间运行过程中会因为摩擦和磨损而逐渐失效，需要定期更换和维修。而液压变桨系统通过液压油缸直接驱动桨叶转动，无需齿轮传动，因此不存在齿轮磨损问题。这大大降低了系统的维护成本和故障率，提高了系统的可靠性和使用寿命。
可紧急顺桨，寿命长且反应快
使用蓄能器作为紧急变桨动力，在完全断电情况下可以实现紧急顺桨。使用寿命长，紧急情况时反应迅速。
02.价值优势
提高发电效率
液压变桨系统通过快速响应和精确调整风机叶片的角度，使风力发电机组能够更好地捕捉风能并将其转化为电能。这有助于提高风力发电机组的发电效率，降低发电成本。
降低运维成本
液压变桨系统的高可靠性和低故障率降低了风力发电机组的运维成本。同时，由于液压变桨系统易于维护和检修，可以进一步降低运维成本并提高设备的可利用率。采用齿轮传动的系统中，当齿轮磨损到一定程度时，可能需要进行吊装作业以更换或维修齿轮。这不仅增加了维护的复杂性和成本，还可能影响风力发电机组的正常运行。而液压变桨系统无需齿轮传动，因此无需进行此类吊装作业，降低了维护难度和成本。
提高安全性
液压变桨系统采用蓄能器作为紧急变桨使用，能够在紧急情况下迅速支持液压变桨缸全顺桨操作，从而提高风力发电机组的安全性。此外，液压变桨系统的稳定性和可靠性也有助于减少因故障导致的安全事故。
稳定可靠，抗雷电干扰，减少停机风险
由于液压变桨系统主要依赖于液压油传递动力，而不是复杂的电气线路和电气元件，因此它不容易受到雷电、电磁干扰等的直接影响。即使在恶劣的雷电天气条件下，液压变桨系统也能保持较好的稳定性和可靠性，减少停机时间。
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