王海濤

摘要：近年來，社會(huì)對(duì)電力的需求不斷增加，電力項(xiàng)目的數(shù)量也在逐漸增加。風(fēng)力發(fā)電等新型再生能源設(shè)發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景十分廣闊。未來幾年我國電力風(fēng)電設(shè)備產(chǎn)業(yè)發(fā)展應(yīng)該還會(huì)繼續(xù)長期保持快速健康穩(wěn)定發(fā)展的態(tài)勢(shì)，隨著我國風(fēng)電生產(chǎn)技術(shù)的逐漸成熟，其企業(yè)經(jīng)營者的盈利性和管理控制能力也肯定會(huì)隨之不斷穩(wěn)步提升。在目前我國風(fēng)電高速健康發(fā)展的現(xiàn)階段，其性價(jià)比已經(jīng)形成了相對(duì)于火電和水電的絕對(duì)綜合競爭力和成本控制優(yōu)勢(shì)。風(fēng)電的主要發(fā)展效益如下：發(fā)電量每增加一倍，發(fā)電成本就降低15%左右。隨著中國國內(nèi)風(fēng)電場的發(fā)展和風(fēng)電技術(shù)的不斷創(chuàng)新，風(fēng)電成本將逐漸下降。本文簡要介紹了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的液壓控制系統(tǒng)工作原理。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組;液壓系統(tǒng);偏航系統(tǒng);剎車系統(tǒng)

隨著當(dāng)前我國現(xiàn)代風(fēng)電技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，低風(fēng)速利用風(fēng)電的資源逐漸可以得到有效開發(fā)綜合利用，對(duì)一臺(tái)風(fēng)電發(fā)電機(jī)組塔筒的使用高度和結(jié)構(gòu)要求越來越高。一個(gè)塔架需要將發(fā)電機(jī)艙和外部風(fēng)輪上的支撐設(shè)置到所必需高度上并作為一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主要傳動(dòng)支撐，使一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)能夠更充分地利用吸收外部風(fēng)能。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的整個(gè)周期中，塔架要承受由風(fēng)力發(fā)電機(jī)、機(jī)艙及其自身重力以及各種風(fēng)況引起的復(fù)雜動(dòng)態(tài)載荷。塔架的過度傾斜或異常振動(dòng)會(huì)降低機(jī)組的輸出并可能導(dǎo)致極端負(fù)載，嚴(yán)重時(shí)甚至可能發(fā)生機(jī)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(jīng)濟(jì)損失。

一、風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)

從理論上講，如果風(fēng)力發(fā)電機(jī)的某個(gè)特定部件在其使用壽命到期之前進(jìn)行大修或更換，則可以有效降低發(fā)電機(jī)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(nèi)外開始考慮利用遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)。遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)將傳感器附加到風(fēng)力發(fā)電機(jī)、主軸承、機(jī)艙和齒輪箱等部件上，收集產(chǎn)生的信號(hào)，并在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行分析，以確定風(fēng)力發(fā)電機(jī)的實(shí)際狀況，有效保證機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。在傳感器調(diào)試過程中，為了更好地反映風(fēng)電機(jī)組的狀況，需要選擇合適的地點(diǎn)采集有效的、較具代表性的風(fēng)電信號(hào)。而在收集到這些信號(hào)后，必須通過移動(dòng)計(jì)算機(jī)對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，建立有效的模式識(shí)別信號(hào)數(shù)據(jù)庫，并通過對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)的對(duì)比和分析處理來準(zhǔn)確判斷各個(gè)風(fēng)電相關(guān)機(jī)組的日常運(yùn)行管理情況。通過遠(yuǎn)程監(jiān)控、在線監(jiān)測(cè)對(duì)數(shù)據(jù)采集后得到的信號(hào)數(shù)據(jù)需要進(jìn)行對(duì)比分析和診斷，預(yù)測(cè)風(fēng)電損壞件，提前準(zhǔn)備風(fēng)電相關(guān)的設(shè)備件和維護(hù)專用工具，在無風(fēng)的季節(jié)需要提前進(jìn)行更換，可以防止隱患增加。這充分提高了風(fēng)電機(jī)組的功能完整性和資源利用率，提高了風(fēng)電機(jī)組日常維護(hù)管理工作的技術(shù)質(zhì)量，節(jié)省了各種維護(hù)成本，減少了功率損耗，提高了整體效率。但是，遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)必須基于準(zhǔn)確的分析和診斷。新技術(shù)仍在開發(fā)和完善中，數(shù)據(jù)采集分析和故障診斷等新方法還不夠成熟。由于技術(shù)投資少和成本高，且目前并非所有遠(yuǎn)程風(fēng)電機(jī)組維護(hù)系統(tǒng)都可以使用，遠(yuǎn)程風(fēng)電在線故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)只能將其作為現(xiàn)代風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)維護(hù)管理策略的一個(gè)補(bǔ)充。

二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組液壓系統(tǒng)工作原理分析

2.1液壓系統(tǒng)簡介

在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，液壓制動(dòng)系統(tǒng)的主要工作功能就是同時(shí)執(zhí)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)的高速偏航液壓制動(dòng)和高速軸制動(dòng)。該液壓系統(tǒng)主要由液壓電源、濾油器、控制油門閥組、蓄能器、壓力制動(dòng)繼電器等部分組成。特別注意在進(jìn)行修理風(fēng)力液壓制動(dòng)系統(tǒng)（斷開連接處或斷開控制閥門）之前，應(yīng)首先釋放一下包括風(fēng)力蓄能器在內(nèi)的整個(gè)風(fēng)力液壓制動(dòng)系統(tǒng)的全部壓力，并及時(shí)清理泄漏的液壓油。

2.2液壓系統(tǒng)的工作原理

（1）啟動(dòng)前狀態(tài)

高速軸上的制動(dòng)閥關(guān)閉，高速軸上的制動(dòng)器由彈簧力釋放。相應(yīng)的偏航制動(dòng)器和卸荷閥自動(dòng)關(guān)閉，偏航制動(dòng)器完全停止。當(dāng)油泵壓力通過傳感器檢測(cè)所得到的油泵壓力等于170bar時(shí)，油泵停止。

（2）正常運(yùn)行狀態(tài)

當(dāng)風(fēng)向發(fā)生變化時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向風(fēng)向。此時(shí)，偏航制動(dòng)閥開啟，偏航卸荷閥完全失去了制動(dòng)力，通過帶動(dòng)背壓閥將壓力自動(dòng)降低至5bar，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航時(shí)的運(yùn)行穩(wěn)定性。當(dāng)風(fēng)機(jī)自動(dòng)倒轉(zhuǎn)或手動(dòng)偏航

時(shí)，偏航風(fēng)力制動(dòng)和卸荷閥同時(shí)自動(dòng)開啟，夾鉗上的壓力值下降至0bar，夾鉗完全自動(dòng)釋放。

（3）停機(jī)過程時(shí)狀態(tài)

在停止制動(dòng)過程中，變槳系統(tǒng)使用了螺旋槳順槳以便于執(zhí)行氣動(dòng)剎車，在高速軸制動(dòng)之前將制動(dòng)器激活到一定程度。

（4）高速軸剎車工況

按下緊急制動(dòng)按鈕立即打開機(jī)械液壓制動(dòng)閥，高速軸液壓制動(dòng)器在一定液壓力下進(jìn)行制動(dòng)，壓力指示表上的高速壓力顯示值為100bar。如果需要手動(dòng)保持風(fēng)扇和制動(dòng)器，可以手動(dòng)擰緊手工制動(dòng)機(jī)構(gòu)并同時(shí)使用一個(gè)手動(dòng)泵來抑制高速軸的制動(dòng)，液壓溢流閥可以確保高速軸制動(dòng)夾鉗上的壓力小于110bar。

（5）系統(tǒng)保護(hù)

主溢流閥指的是整個(gè)系統(tǒng)的安全閥，可以確保系統(tǒng)壓力不超過200bar。由于其功能重要性，一般不允許調(diào)整液壓主溢流閥的內(nèi)部壓力溢流設(shè)置。

2.3基于大數(shù)據(jù)分析的故障診斷及維護(hù)策略

風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組是一個(gè)復(fù)雜的集成系統(tǒng)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)組故障在早期不可避免地可能會(huì)不時(shí)出現(xiàn)一些異常跡象。因此要準(zhǔn)確找到機(jī)組故障原因分布基本規(guī)律，需要對(duì)分布規(guī)律進(jìn)行分析研究。對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)和故障，可以分別通過逐步分析拆解的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計(jì)研究，找出故障原因，進(jìn)一步描繪故障的發(fā)生和發(fā)展過程，科學(xué)地對(duì)系統(tǒng)故障做出診斷和維護(hù)策略。為改進(jìn)機(jī)組提供重要基礎(chǔ)。目前國內(nèi)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(fēng)機(jī)故障模式分析的基礎(chǔ)，運(yùn)用這些方法，分析出多個(gè)故障子系統(tǒng)的故障模式、機(jī)組故障類別及影響分析等，對(duì)故障因素進(jìn)一步分析，同時(shí)制定對(duì)策?；谶@一結(jié)論，機(jī)組的維修策略得到優(yōu)化和不斷改進(jìn)。并將維護(hù)后的可用性、平均故障間隔時(shí)間和維護(hù)后風(fēng)力發(fā)電機(jī)的平均故障間隔時(shí)間與以前的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)比較，并比較故障頻率以評(píng)估維護(hù)的有效性。

結(jié)束語

基于其目前的運(yùn)行性能，它在可用性、發(fā)電量、功率消耗曲線等各個(gè)方面都已經(jīng)表現(xiàn)了突出的性能，系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性也在實(shí)際使用中可以得到充分確認(rèn)。由于液壓站進(jìn)氣閥門的自動(dòng)開啟關(guān)閉時(shí)間可以根據(jù)實(shí)際風(fēng)速情況可以有所選擇地進(jìn)行調(diào)節(jié)，以控制整個(gè)風(fēng)速制動(dòng)系統(tǒng)和風(fēng)速偏航系統(tǒng)的余壓值。這樣就讓我們完全可以有效地建立控制整個(gè)發(fā)電機(jī)組的風(fēng)速制動(dòng)偏航系統(tǒng)，防止"傾倒"等嚴(yán)重事故點(diǎn)的發(fā)生，大大提高了風(fēng)力發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行的制動(dòng)安全性和運(yùn)行穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘇新霞，王致杰，徐雙，等.一種新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航控制系統(tǒng)[J]科技與創(chuàng)新，2018（20）：10-11.

[2]李芬.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組液壓比例控制系統(tǒng)的研究[D]濟(jì)南：山東大學(xué)，

2019.

[3]趙晶、ACS800變頻器在FT2500風(fēng)機(jī)偏航系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)與研究[D]重慶：西南交通大學(xué)，2018.

[4]侯明生.國產(chǎn)發(fā)電機(jī)組電氣方面的幾個(gè)問題[J]電力安全技術(shù)，2018（2）：42-44.

[5]楊校生.風(fēng)力發(fā)電技術(shù)與風(fēng)電場工程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，

2019.