风力发电中液压技术的实践

兰国峰

摘 要：风力发电是目前应用效果较好的发电方式，但其技术水平仍然有待提高，液压技术是机械传动方式的一种，由于风力发电机组在发电过程中对动力系统和调节系统的要求较高，液压系统具有功率大、结构简单、控制灵活、精度高等优点，符合风力发电的特殊要求，在风力发电中发挥着重要的作用。基于此，本文概述了风力发电机，阐述了风力发电中液压技术应用的意义，对风力发电中液压技术的实践应用进行了探讨分析。

关键词：风力发电；液压技术；运用；意义；实践

一、风力发电机的概述

当前有着各种型式的风力发电机，其中常用的是螺旋桨叶片型水平轴风力发电机。这种类型的风力发电机，在叶片的作用下，能够将风能转化为相应的回转力，相应的随着叶片的角度不斷调整，能够促进风电机组逐渐获取到最大限度的风能资源，这样叶片将会更加随着风配合机舱转动效果，增强整个风电机组的运行效率。

二、风力发电中液压技术应用的意义

开展风力发电工作需要积极采用切实有效技术手段作为支撑和保障。针对风能的产生和利用，主要是运用了贝兹理论，将风力的动能转化为电能。风力发电系统在实际运用过程中，高度集成了空气动力学、控制科学、电机以及机械等方面的多项技术，现阶段大型化的风电机组是重要的发展方向。但是需要注意的是，风力发电系统中的风电机组拥有着庞大的体积，这样就需要有大功率的输出和可靠性较高的控制精度作为支撑，这是针对动力系统和调节系统进行要求的。液压系统，在实际应用过程中，能够表现出较多的优势和特征，不仅重量轻、体积小，同时还能够拥有良好的动态响应性，并且不需要采用变速结构，在当前风电系统之中发挥着积极的作用和意义。通过液压系统，能针对大中型的风电机组进行有效控制，积极开展相应的动作，促进风电机组的良好运行。其次，液压系统还能积极应用在风电机组的刹车装置中，保证机组上刹车装置的安全性和可靠性，减少火灾事故的产生，控制风电机组的损坏情况。再者，在风电机组的运行过程中，输出功率本身理论上存在着无限性，但是受到多种情况的限制，其将会表现出一定的限度，如果超出了这个限度，风电机组中的一些设备，将会出现损害情况，影响到机组的正常运行。这时候积极使用液压变桨，将能够起到良好的效果，主要是在于其能够进行远距离控制，结构较为简单，并且传动的扭矩较大，这样在风电机组的运行过程中，将能够起到积极的效果。

三、风力发电中液压技术的实践应用分析

1、风力发电中定桨距风力机功率控制液压技术的实践应用分析。在定桨距控制的风力机组中，风轮吸收功率随风速的变化而变化（桨叶的结构使得它在风的作用下发生弹性变形）。当风速超过额定风速时，必须通过叶片失速效应来降低风能利用率。失速控制一般采用叶尖扰流器控制。其方法是将一个液压单元装在叶轮轮毂处， 在每个桨叶端部各装一个液压缸，叶尖扰流器同液压单元相联，通过连接在液压缸活塞杆和叶尖轴之间的钢丝绳驱动叶尖运动。当风轮转速低于额定转速，发电机输出功率未达到额定功率时，液压缸驱动叶尖收回，使叶尖与叶片主体靠拢成一条直线。当风速超过额定风速，发电机输出功率超过最大功率限度时，液压系统开始泄压，叶尖在离心力和弹簧力的作用下弹出，在叶尖轴上的螺旋导槽的作用下，与叶片主体成90°，增大阻力叶轮转速降低。典型的叶尖扰流器液压系统工作原理：启动风力机时，电磁换向阀通电，断开液压缸的回油路，液压泵输出压力油，收紧叶尖。油压继续上升，到过压继电器控制动作的压力时，过压继电器发出信号，经控制器延时后，停止电动机转动，在延时过程中，压力继续上升，达到溢流阀设定的压力值时溢流阀动作，系统压力不再升高。由于液压系统不可避免的泄漏，使液压缸压力下降，当低于低压继电器设定压力时，低压继电器发出信号，液压泵重新启动，补充油压。当发电机输出功率超过最高功率限制时，电磁换向阀断电，液压缸的油液流回油箱，系统泄压，叶尖在离心力和弹簧力作用下打开，叶轮转速降低。

2、主轴刹车系统中的液压技术应用分析。风电机组停机分为正常停机与故障停机，又将故障停机分解为安全停机和紧急停机。当前风力发电过程中，多数的风电机组都积极使用了刹车卡钳，将其安装在了高速轴之中，这主要是因为在低速轴安装液压卡钳将会对刹车的力矩有所增大。在变桨距风电机组之中，积极使用刹车系统，这其中都是使用了一个液压卡钳。风电机组运行的过程中，启动液压泵，这时候将电磁换向阀通电，这时候，在单向阀的作用下，高压油将能够进入到液压缸的有杆腔之中。这样，当刹车的弹簧力和液压缸另侧的液压力小于供油压力的时候，活塞杆将会向着缸里运动。通常情况下，液压系统本身的压力，需要有蓄能器作为支持，同样还需要有液压元器件作为支撑，这时候其需要具有良好的密封性，液压系统本身需要保持着12小时以上的保压时间，减少液压泵频繁启动情况的出现，这样将能够有效维持液压系统的使用寿命，更好的发挥液压系统本身的作用和优势。需要注意的是，当风电机组出现超速急停的时候，需要停止液压泵的工作，积极发挥液压刹车卡钳的作用，实现刹车的目的。

3、风力发电偏航刹车系统液压技术的应用分析。在风电机组系统运行过程中，偏航刹车系统是当前水平轴式风力发电机组中的重要组成部分。针对偏航刹车系统进行分析，能够发现其主要是围绕着塔架中心线进行不断旋转的，这样能够促进机组控制系统和可用风速范围进行有效的配合，使得风轮能够一直保持着良好的迎风状态，这样能够保证和提升风力发电机本身的发电能力，并使其保持在最大限度。偏航刹车系统在实际运行的过程中，能够产生较多方面的动作，通常情况下是集中在了自动解缆、人工偏航、风向标控制的自动偏航以及阻尼刹车控制方面。

4、风电机组储能系统液压技术应用。风能具有不固定的特点，因此风力发电机组为了保证持续稳定的供电，必须要设置蓄能装置，这样才能在风力较小或无风的情况下仍然保持良好的运行状态。风力发电的液压储能原理是在传动系统中，叶轮直接驱动液压泵转动，输出高压油，油液经过液压管路送至地面，通过稳压泵站进入蓄能器以液压能的形式存储起来。当需要电能的情况下，可以利用稳压泵站控制液压马达工作，再通过液压马达实现风力发电机组的高速运转，同时利用稳压泵站来调节液压马达的速度，保证电压的稳定性。如果风速较小或无风的情况下，可以利用蓄能器和液压泵对液压马达提供能源，保证风力发电机组的有效运行。液压储能系统应配合液压传动型风电机组使用，同时为风电机组内其它液压系统提供支持，这仍处于理论研究阶段。其相对于其蓄电池，超级电容器等储能设备，有着安全，环保，重复利用率高等明显优势。

结束语

综上所述，风力发电机在当前能源开发应用中发挥着积极作用，其能够为人们的生产生活提供大量的可再生性清洁能源，有效缓解当前能源稀缺的情况，同时还能够起到保护环境的积极作用。在风力发电工作中的液压技术应用，能够有效提升风力发电机的运行效率以及保障其安全运行。

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