Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ Ｐｎｅｕｍａｔｉｃｓ＆Ｓｅａｌｓ／Ｎｏ．１ １．２０１ １ 蓄能器在风力发电机械液压系统 中的应用与维护 买文捷 （风能有限责任公司，乌鲁木齐摘８３００００） 要：对蓄能器分类、原理、在风力发电机械液压系统中的应用，以及蓄能器的安装、使用、检查和维护作了简单的介绍。 关键词：气囊式蓄能器；液压系统；压力脉动；液压冲击；风力发电机械 中图分类号：ＴＨ１３７．８＋１，ＴＨ１３７．５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—０８１３（２０１１）ｌ１一ｏｏ４９—０４ Ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｆｏｒ Ａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ ｉｎ Ｈｙｄｒａｕｈｃ Ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ Ｗｉｎｄ——Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ＭＡＩ Ｗｅｎ－ｉｅｆ （Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ｗｉｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｌｉａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏ．，ｈｄ．，Ｕｒｕｍｑｉ ８３００００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｗｉｎｄ—ｇｅｎｅｒａｔｏｒ，ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ，ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ， ａｎｄ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ ａｒｅ ｓｉｍｐｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｂａｌｌｏｏｎ ｔｙｐｅ ａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ；ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ；ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｐｕｌｓａｔｉｏｎ；ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｉｍｐａｃｔ；ｗｉｎｄ—ｇｅｎｅｒａｔｏｒ． ０前言 蓄能器是储存液体压力能的能量储存装置。风机 的液压系统担负着重要的作用：驱动叶尖液压缸将叶 尖打开或收回、驱动机械制动器制动或松闸、驱动偏航 制动器制动或松闸。在风机中以上执行机构均采用间 收稿日期：２０１１－０７—１９ 歇式工作，为了延长电动机和泵的使用寿命，液压泵也 采用间歇式工作，系统在整个工作过程中必须始终处 作者简介：买文捷（１９８０一），男，毕业于河南科技大学流体传动与控制专 业。现任风能有限责任公司达坂城风电场维护部主任，主要研究方 向为风力风电机组液压系统故障诊断与分析。 于保压状态．因此必须使用各种类型的蓄能器储存液 体压力能 参 考 文 献 ［１］李阁强，王爱花，谢海良．阀控非对称缸被动加载系统数学模 型的建立［Ｊ］．机床与液压，２００９（８）． ［２］沈瑜，高晓丁，王筠．对称阀控非对称液压缸的电液比例位置 控制系统建模与分析【Ｊ］．陕西科技大学学报（自然科学版）， ２００７（４）． ［３］史显忠，屈福政．对称四通阀控非对称液压缸动态分析【Ｊ］．起 重运输机械，２００６（９）． 图５ 原系统阶跃响应曲线图 图６ ＰＩＤ校正后系统阶歇响应曲线图 ［４】王慧．电液伺服／比例控制示范实验系统研究【Ｄ】．浙江大学， １３－１５． ４结论 本文搭建了电液比例阀控缸位置控制系统，重新 ［５］ 肖晟，强宝民．基于对称四通阀控非对称液压缸的电液比例 位置控制系统建模与仿真［Ｊ］．机床与液压，２００９（６）． ［６】黎瞢柏．电液比例控制与数字控制系统【Ｍ】．北京：机械工业出 版社．１９９７． 定义了负载压力和负载流量，推导出了对称四通阀控 非对称液压缸的数学模型，并利用ＭＡＴＬＡＢ对系统进 行了仿真和校正．仿真结果表明所建系统数学模型是 正确的，校正后的系统具有较快的响应速度，完全满足 【７］崔吴，王育才，吕建国．基于ＭＡＴＩＡＢ，ＳＩＭＵＬＩＮＫ的阀控液压 缸动态特性仿真与优化［Ｊ］．机械传动，２００７（４）． ［８］马晓宏，陈冰冰，甘学辉，孙志军．电液比例阀控缸位置控制系 控制要求。 统的建模与仿真研究【Ｊ】．机械设计与制造，２００８（４）． ４９ 液压气动与密封／２０１１年第１１期 臼 图３气囊式蓄能器的三种工作状态 ３蓄能器在液压系统中的作用 （１）作为一个辅助能源，以便选用较小的泵。 ５０ （２）补充液体容积以保持一定的压力。 （３）吸收液体流路中的冲击振动，以减少管路、装 置和仪表的损坏。 （４）当停泵或停电时，可提供一个应急能量以便安 全地做完一个工作循环。 （５）可较长时间的使系统维持一个必须的高压而 无需启泵，以防止油料过热，减小泵磨损并节约能源。 根据蓄能器在回路中所起的作用，可分为蓄能用 蓄能器回路、吸收脉动和液压冲击蓄能器回路。 ４蓄能用蓄能器回路 （１）蓄能器作为辅助动力源的回路。 当液压系统中的执行元件需要快速运动时．蓄能 器作为液压泵的辅助动力源，可与液压泵同时供出液 压油。这样选择流量较小的液压泵与蓄能器配合就可 以使执行元件获得快速运动。 图２所示为蓄能器作为辅助动力源的一种蓄能回 路，其工作原理如下：风机不需偏航时偏航系统由偏航 刹车制动，此时电磁阀（２３）通电，油箱与偏航液压缸之 间的油路被打开。同时液压泵启动，液压油经过单向阀 （７），滤油器（８）、单向阀（１１）、（１３），电磁阀（２３）以及两 个反向并联的单向阀，进入偏航液压缸，此时，蓄能器 中储存的压力与系统压力相等，偏航液压缸所需的液 压油由液压泵与蓄能器（１２）、（２１）同时提供。然后，液 压泵继续工作，蓄能器内压力上升，当系统压力达到系 统压力开关设定值时，液压泵停止工作，蓄能器压力由 单向阀（１１）、（１３）保持住。 盖 图２ ＢＤＮＵＳ４５０ｋＷ风机液压系统简图 （２）补充油液维持系统压力的蓄能回路。 图２中，在风机偏航时，电磁阀（２３）断电，偏航液 压缸中的液压油流回油箱，偏航刹车释放。当偏航停止 时，蓄能器（１２）、（２１）提供储存的液压油给偏航液压缸， 维持偏航刹车制动，系统压力随之降低，当系统压力降 至系统压力开关的下限值时，液压泵启动，系统建压。这 样液压泵可以间歇工作，从而减少了功率的消耗。 （３）蓄能器作应急动力源的安全回路。 当电网突然停电、紧急停机或液压泵发生故障造 成油源中断时，蓄能器可以作为应急液压动力源，在一 定时间内维护系统压力，保证执行机构正确动作。图３ 中，当电网停电时。为保证机组安全，各制动器必须可 靠制动，而此时因断电液压泵不能工作，只能靠蓄能器 （１８）储存的压力能驱动圆盘闸制动。 图３ Ｂ０ＮＵＳ１５０ｋＷ风机液压系统简图 ５ 吸收脉动和液压冲击蓄能器回路 在液压系统中，液压泵的瞬时流量总有些脉动，加 之系统中有些阀在工作中存在一定程度的振动，这就 使液压系统的压力、流量等参数也随之产生脉动。它影 响系统的稳定工作，严重时使系统产生较为强烈的振 动，使系统不能正常工作。在系统中装设蓄能器是消除 或减轻压力脉动的有效方法之一。蓄能器之所以能够 消除压力脉动就在于蓄能器能够将高于平均流量的瞬 时流量吸收，而当瞬时流量低于平均流量时则由蓄能 器向系统供油。 流体在管路内流动时，由于控制阀突然关闭等原 因，使液流突然停止流动，流体的动能变成压力能，在 阀前产生高压。高压区以压力波的形式在管路内传播， 这在液压系统中称液压冲击。其压力升高值可能高出 正常压力几倍以上，并有可能危及液压系统中的仪表、 元件和密封装置等，从而影响系统的正常工作，此外还 会使系统产生噪声和振动。在系统中产生液压冲击的 部位装设蓄能器是减轻液压冲击的有效措施之一。由 于液压冲击压力的大小决定于管路中液体的动量对时 间的变化率，当压力升高时，蓄能器可以吸收压力能， Ｈｖｄｒａｕｌｉｃｓ Ｐｎｅｕｍａｔｉｃｓ＆Ｓｅａｌｓ／Ｎｏ．１ １．２０１ ｌ 这就减慢了管路中液体动量变化的速度，从而降低了 冲击压力。 图４所示为吸收压力脉动和液压冲击的蓄能器回 路，液压泵通过过滤器（４），单向阀（８），向系统提供压 力，经过定差减压阀（１３．２）时，液压系统的压力、流量产 生变化。此时蓄能器（１８）用于吸收液压泵出口压力脉 动或由于液流速度急剧变化所产生的液压冲击，使其 压力波动大大减小，从而保证了系统的稳定工作。 图４ 国产化６００ｋＷ风机液压系统衙 ６蓄能器的安装与使用 （１）蓄能器的安装位置应便于检查和维护。 （２）蓄能器和液压泵之间应装设单向阀，当泵停止 运转时防止蓄能器中储存的压力油倒流。 （３）气囊式蓄能器原则上应该油口向下垂直安装， 倾斜或卧式安装时，气囊因受浮力与壳体单边接触，妨 碍正常伸缩运行，加快气囊损坏，因此一般不采用倾斜 或卧式安装。 （４）用于缓冲和吸收脉动时，应尽可能安装在靠近 振动源处。 （５）蓄能器应安装在远离热源的地方，以防止因气 体受热膨胀造成系统压力升高。 ７蓄能器使用过程中的检查与维护 蓄能器应按规定周期检查充气压力，通常采用以 下两种方法：方法一：借助放油检查充气压力：利用蓄 能器的进油口和油箱间油路上的截止阀及截止阀前的 压力表。或在油路中利用各测压嘴外接截止阀和压力 表。检测时，慢慢打开截止阀，使压力油流回油箱。压力 表指针先是慢慢地下降，达到某压力值后迅速降到零， 这个位置压力表的读数就是蓄能器的充气压力。 方法二：同样利用方法一中的截止阀和压力表。先 打开截止阀，让系统压力先降低到零。关闭截止阀，启 动泵，系统压力会突然上升到某一值后再缓慢上升，这 ５１ 液压气动与密封／２０１１年第ｌ１期 低压纯电调油动机振荡问题的分析和处理 侯林鹏 赵春艳 王佳利 （杭州和利时自动化有限公司，浙江杭州 ３１００１８） 摘 要：对低压透平油ＤＥＨ电液控制系统改造过程中，出现的低压油动机振荡的故障问题进行了详尽的原理分析和数学建模分析： 并通过大量实际的项目的实践后，总结了行之有效的检查和处理方案。对工程项目实施过程中出现的此类问题提供了理论依据和解决 方案。 关键词：ＤＥＨ；低压透平油；油动机振荡 中图分类号：ＴＨ１３７．９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—０８１３（２０１１）ｌ１－００５２—０５ Ｌｏｗ——ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ａｃｔｕａｔｏｒ ＤＥＨ Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ＨＯＵ Ｌｉｎ－ｐｅｎｇ ＺＨＡ０ Ｃｈｕｎ－ｙａｎ ＷＡＮＧ １ ｌｉ （Ｈａｎｇｚｈｏｕ Ｈｏｌｌｙｓｙｓ Ｃｏ．，ＬＴＤ．，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３ １００１８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｓｅｓ ｌｏｗ－ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ａｃｔｕａｔｏｒ ＤＥＨ ｆａｉｌｕｒｅ ｏｆ ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ ｔｈａｔ ｅｍｅｒｇｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｌｏｗ－ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｔｕｒｂｉｎｅ ｏｉｌ ＤＥＨ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ａｆｔｅｒ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ ａ ｌａｒｇｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｐｒｏｊｅｃｔｓ，ａｎｄ ｄｏｉｎｇ ｄｅｔａｉｌｅｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌｉｎｇ，ｗｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｐｉｎｉｏｎ．Ｆｏｒ ｓｕｃｈ ｐｒｏｂｌｅｍ ａｓ ａｐｐｅａｒｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ＤＥＨ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｂａｓｉｓ ａｎｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ＤＥＨ；ｌｏｗ－ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｔｕｒｂｉｎｅ ｏｉｌ；ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ａｃｔｕａｔｏｒ ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ Ｏ 引言 由计算机控制系统和低压透平油液压系统相结 收稿１３期：２０１１－０３—３１ 合，构成的低压透平油数字电液控制系统，称为低压透 平油ＤＥＨ，也是一种纯电调，可以达到高压抗燃油纯电 调同样的性能和功能。 液压系统具有驱动力大、定位精度高、动态响应 作者简介：侯林鹏（１９８０一），男，工程师，就职于杭州和利时自动化有限公 司，主要研究方向：ＤＥＨ电液伺服传动与控制。 快、可靠性高等优点，并具有一定的信号综合、放大能 力，是汽轮机理想的控制系统，至今仍广泛应用在汽轮 力差值很大，远远超过规定值，并且泵在工作过程中， 压力上升很快。 个位置压力表的读数就是蓄能器的充气压力。 以上二种方法虽然测试简单，也不需要太多的辅 助装置，但在测量小容量蓄能器的充气压力或受系统 中执行机构的影响，往往不易检查出，而且受测量者人 为因素影响很大，只能作为粗略判断。对于压力不足或 为零的蓄能器应补充气体至规定压力，对充不进气或 充气时气体从液压系统油箱溢出的蓄能器，其气囊已 经损坏，可更换气囊后继续使用。 （５）机械制动器、偏航制动器，响应速度变慢。 ９结束语 蓄能器损坏及充气压力的降低不仅降低系统压力 的稳定性、影响执行机构稳定动作，还会加速泵的磨损 及液压元件的损坏，甚至影响机组的安全运行。因此应 加强检测和维护。 参 考 文 献 【１］官忠范．液压传动系统【Ｍ】．北京：机械工业出版社，１９９６． ８蓄能器损坏时机组容易出现的几种状况 （１）在执行机构没有动作的情况下，液压泵启动频繁。 （２）在电网停电时无机械刹车或虽有机械刹车但 经过一段时间后机械刹车失效，叶轮随风缓慢转动。 【２】陈贤康．液压传动基础【Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９９２． ［３】王承煦，张源．风力发电【Ｍ】．北京：中国电力出版社，２００２． ［４】宫靖远．风电场技术工程手册【Ｍ１．北京：机械工业出版社２００４． 【５】雷天觉．新编液压工程手册［ＭＩ．北京：北京理工大学，１９９９． （３）如偏航制动器、机械制动器等每动作一次，液 压泵均启动一次，且每次建压时间均很短。 （４）￣ｉＪ试泵的启停压力时，泵的启动压力和停止压 ５２ 【６】左健民．液压与气压传动【Ｍ】．北京：机械工业出版社，２００５．
