风力发电的“智勇双全”卫士，液压变桨技术全解析（三）
发布时间:
2024-05-31
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摘要
1. 液压变桨 VS 电动变桨
液压变桨和电动变桨作为两种常见的变桨技术，各自在风力发电等领域中展现出独特的优势和局限性。以下对这两种技术的优劣势进行了详细的对比，以便更全面地了解它们的特点。
1.工作原理
液压变桨 VS 电动变桨
液压变桨：由液压泵为工作动力来源，液压油作为传递介质，电磁阀作为控制单元，通过活塞杆的伸出、缩回动作实现桨叶角度变化。
电动变桨：由伺服电动机作为动力来源，通过减速机、输出轴齿轮与桨叶根部回转支承的内侧齿轮的共同啮合旋转，带动桨叶旋转，从而实现变桨控制调节。
2.优势
液压变桨 VS 电动变桨
液压变桨的优势：
1. 液压驱动变桨距系统响应快、刚度大、扭矩大、运行平稳；
2. 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；
3. 液压变桨系统采用的轴承更简单，结构更强；
4. 高压力且无需齿轮，无齿隙频率响应快蓄能器保证失效安全；
5. 轮毂和变桨轴承的尺寸可以更小，无需对齿轮进行润滑，减少集中润滑的润滑点；
6. 低温下，蓄能器储存的能量较小、蓄能器储存的能量通过压力容易实现监控。使用蓄能器作为紧急变桨动力，使用寿命长，紧急情况时反应迅速。
电动变桨的优势：
1. 低能耗；
2. 运行安静；
3. 不存在液压油泄漏的风险，无环境污染问题，能源损耗较少；
4. 传动结构简单，变桨同步性、准确性高；
5. 低温情况下的稳定性更好。
3.劣势
液压变桨 VS 电动变桨
液压变桨的劣势：
1. 产业链不完善、液压变桨系统价格高，系统比较复杂；
2. 管道接头繁多，且存在密封不严和密封圈老化问题，可能存在液压油泄露；
3. 当液压系统出现运行故障时，维修、保养相对困难，需要专业人员进行操作；
4. 液压泵持续运行能量消耗大，系统发热相对更高，需要配套冷却器进行系统的散热；
5. 需要流体旋转组件，压力损失大，部件要求高；
6. 液压油、过滤器需定期检测、更换。
电动变桨的劣势：
1. 蓄电池或超级电容、使用寿命相对短；
2. 变桨系统中带齿轴承的齿面磨损是一个常见问题，而采用预留减速机孔位和更换位置齿轮的方法可以在一定程度上应对这种磨损。然而，当所有位置的齿轮都再次失效后，需要进行重新吊装来更换整个轴承或相关部件；
3. 随着机组容量的增大，电机惯量也增大，使动态响应特性变坏，而且频繁的调节桨叶，容易使电机因过热而损坏，元器件也容易烧损；
4. 当多次频繁断网会耗尽备用电池，可能会出现不能顺桨的问题；
5.大型兆瓦级风力发电机组的风能捕获量更高，桨叶更长更重，这导致变桨电机频繁制动回馈能量，使变桨制动电阻在工作时需要承受更大的电流和能量消耗。长期的能耗会使制动电阻材料更容易老化损坏，影响风电机组运行效率和发电量。
2. 盘古智能研发的液压变桨系统
为了优化风能转换效率和维护便捷性，盘古智能新方案取消了传统的液压滑环设计。这一创新布局中，液压泵站、变桨阀组、蓄能器、油缸以及控制系统都被巧妙地集成并放置在轮毂的内部空间。这不仅最大限度地利用了轮毂内部的有限空间，还通过精密的排布和紧凑的结构，确保了各组件之间的协调运作和高效互动。通过电机泵控系统，能够直接、精确地控制液压油的流动，在实现对桨叶角度的精准调节的同时达到节能的效果；传递效率更高、能量损失更低。这种布局不仅提升了系统的整体性能和可靠性，还使得后续的维护和检修工作更为便捷和高效。
系统采用模块化、通用化设计，实现物料在不同机型间的通用化设计，通过采用标准模块的拼装方式，不仅使生产过程更加灵活便捷，而且通过减少重复工作、显著提高生产效率、极大地简化供应链管理、便于后期的维护和升级，以及显著缩短产品设计周期，这些优势共同作用，有效地降低了企业的制造和运维成本，提升了整体竞争力。
此方案具有以下优点：
1.缩短管路
液压泵控单元将泵和控制系统集成在一起，从而减少了从泵到控制阀和其他执行机构的管道连接。这不仅简化了系统结构，还有助于减少管道中的流体阻力和压力损失。
2.减少泄漏点
由于减少了管道连接，泄漏的风险也随之降低。泄漏不仅会导致环境污染，还可能对设备的正常运行产生不利影响。因此，减少泄漏点对于提高系统的可靠性和稳定性至关重要。
3.降低成本
通过集成化和模块化的设计液压泵控单元有助于降低系统的整体成本。这主要体现在减少管道、接头和其他附件的数量，以及简化安装和调试过程。此外，由于维护成本的降低，总体运营成本也会相应减少。
4.能量转换效率高
集成化设计不仅提高了系统的紧凑性，还有助于提高系统的性能和效率。最大限度的利用液压泵的工作效率，提升能量转换效率，降低驱动的成本。
5.便于安装
由于采用模块化、标准化设计，安装过程相对简单快捷。此外，由于减少了管道连接和其他复杂部件，安装过程中可能出现的错误和问题也会相应减少。
液压变桨系统采用无齿轮式传动，有效避免了传统齿轮磨损问题，显著提升了设备稳定性、寿命，降低了维修成本和停机时间。液压变桨系统以高扭矩和大承载能力著称，确保在各种条件下叶片的稳定精确控制，避免油缸不同步问题，尤其适用于独立变桨，优化风机性能和风能利用率，展现出卓越的灵活性和性能。
液压变桨系统正朝着结构紧凑、成本低廉、易于维护的方向持续发展。随着技术革新，液压变桨系统将推出更多创新产品，以满足市场的多样化需求。未来，完善产业链和加强智能控制系统将是其发展的两大关键。通过产业链上下游的协同合作，将提升生产效率、降低成本，并推动整个行业的健康发展。同时，智能控制系统的优化将进一步增强液压变桨系统的性能和可靠性，使其更好地适应风力发电领域的发展趋势。总之，液压变桨系统凭借其独特优势和广阔前景，将在风力发电领域扮演越来越重要的角色。
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