杜成榮 廣林 徐宏

摘? 要：液壓油的性能對(duì)液壓系統(tǒng)低起著至關(guān)重要的作用，針對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組特殊的工作環(huán)境對(duì)液壓油的性能有一些特殊的要求，本文通過(guò)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的液壓油相關(guān)故障與實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)試驗(yàn)的結(jié)果，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組液壓油的選用和相關(guān)設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電;液壓系統(tǒng);液壓油;粘度指數(shù)

引言

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組液壓系統(tǒng)主要服務(wù)對(duì)象有偏航剎車裝置、主軸剎車裝置、風(fēng)輪鎖裝置和變槳裝置，這些裝置控制著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航對(duì)風(fēng)、解纜操作和安全維護(hù)等。隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組大型化，液壓系統(tǒng)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的重要性越來(lái)越高，液壓系統(tǒng)的性能影響著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全高效運(yùn)行。液壓油作為液壓系統(tǒng)的“血液”，它的性能直接影響液壓系統(tǒng)的正常工作。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝地點(diǎn)常在高山、荒原和海上等容易出現(xiàn)極端天氣的地方，對(duì)液壓油的性能要求會(huì)很高，特別是液壓油粘度隨溫度變化的特性，也稱粘度指數(shù)。液壓油的粘度一般隨著溫度的升高會(huì)變小，隨溫度的降低會(huì)變大，國(guó)際上一般采用40℃時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度作為參考值。

1 液壓油的選用

液壓油的選用與系統(tǒng)工作壓力、油泵的類型、工作溫度和工作狀態(tài)等有關(guān)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)屬于特殊液壓設(shè)備，它的液壓油選用還要參考風(fēng)機(jī)的安裝地區(qū)、安裝季節(jié)等。風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)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(shù)。

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(shù)的影響，液壓油的粘度指數(shù)表示油品粘度隨溫度變化的程度。粘度指數(shù)越高，油品粘度受溫度的影響越小，反之則越大。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作環(huán)境溫度可能會(huì)達(dá)到-20℃以下，對(duì)液壓油的低溫特性要求非常高，此時(shí)普通的常溫液壓油已經(jīng)無(wú)法正常工作，如果繼續(xù)使用可能會(huì)導(dǎo)致液壓系統(tǒng)元件的損壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致液壓油泵的損壞。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)的液壓系統(tǒng)一般要求能夠在-30℃時(shí)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(shí)液壓油運(yùn)動(dòng)粘度滿足使用要求。液壓油標(biāo)號(hào)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(qū)別。HV油適用于-15℃以上露天使用液壓系統(tǒng)，HS油適用于-25℃以上的露天使用液壓系統(tǒng)，具體的極限使用溫度還要結(jié)合液壓油泵的參數(shù)來(lái)商定。風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)是在頂部機(jī)艙內(nèi)部，加上齒輪箱運(yùn)行時(shí)的溫度，機(jī)艙內(nèi)平均溫度可能會(huì)與外界溫度相差5℃左右。

3 液壓泵對(duì)液壓油粘度的要求

液壓泵是液壓系統(tǒng)中對(duì)液壓油粘度反應(yīng)最敏感的元件，不同油泵由于結(jié)構(gòu)形式的不同對(duì)液壓油粘度的要求也有所差別，在選擇液壓油時(shí)取決于液壓泵的類型、工作壓力、啟動(dòng)溫度、工作溫度及環(huán)境溫度等。每種液壓泵都會(huì)有規(guī)定的液壓油粘度范圍（見(jiàn)表1）。

選擇液壓油時(shí)也要看注意不同種類液壓泵工作時(shí)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(zhǎng)期停置后系統(tǒng)的啟動(dòng)溫度和泵的類型所限定的，同時(shí)還受吸油管尺寸、吸油高度、吸油濾芯等產(chǎn)生的阻力限制。風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)可能會(huì)長(zhǎng)時(shí)間低溫（不排除有-30℃）停置，此時(shí)如果液壓油的粘度過(guò)大將會(huì)導(dǎo)致液壓系統(tǒng)的建壓故障，甚至可能會(huì)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(yùn)動(dòng)粘度下降，當(dāng)運(yùn)動(dòng)粘度下降到超過(guò)允許范圍，就可能會(huì)造成液壓泵磨損過(guò)大，另一方面運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)粘度過(guò)小也會(huì)導(dǎo)致液壓泵內(nèi)泄漏增加，減小液壓泵的容積效率。

為此我們做了一次驗(yàn)證試驗(yàn)，驗(yàn)證油液、溫度對(duì)風(fēng)電液壓系統(tǒng)建壓和泄壓時(shí)間的影響。環(huán)境溫度為-30℃，液壓油選擇超低溫液壓油。

方法：測(cè)試使用一臺(tái)剎車液壓站，并連接10組制動(dòng)器進(jìn)行測(cè)試，整臺(tái)液壓站放在高低溫試驗(yàn)箱內(nèi)，試驗(yàn)共測(cè)試5個(gè)溫度下的響應(yīng)特性曲線，溫度分別為：-30℃、-20℃、-10℃、0℃、10℃。

測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)自兩個(gè)壓力傳感器，分別安裝再系統(tǒng)壓力測(cè)試點(diǎn)和偏航壓力測(cè)試點(diǎn)，采集設(shè)備每100ms采集一個(gè)壓力數(shù)據(jù)，得到一下測(cè)試數(shù)據(jù)：

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(shí)間數(shù)據(jù)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(shí)間數(shù)據(jù)和曲線。

試驗(yàn)結(jié)果滿足系統(tǒng)對(duì)建壓泄壓時(shí)間要求，可以放心使用。

4 結(jié)論

（1）風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)屬于特種設(shè)備，在對(duì)液壓油選型時(shí)需考慮全面，兼顧各種要求。

（2）液壓油的選型需根據(jù)液壓系統(tǒng)的液壓泵類型來(lái)合理選用。

（3）液壓油的粘度指數(shù)對(duì)液壓油的低溫性能有很大影響，風(fēng)力發(fā)電機(jī)液壓系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到低溫環(huán)境帶來(lái)的液壓油粘度變化對(duì)系統(tǒng)正常運(yùn)行造成的影響。

（4）風(fēng)力發(fā)電機(jī)低溫型的液壓油建議選用HS標(biāo)號(hào)的超低溫液壓油。

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作者簡(jiǎn)介：

杜成榮（1984-），男，漢族，本科，浙江杭州人，中級(jí)工程師，研究方向：風(fēng)力發(fā)電液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與維護(hù)。