風(fēng)力發(fā)電中液壓技術(shù)的實(shí)踐

蘭國(guó)峰

摘 要：風(fēng)力發(fā)電是目前應(yīng)用效果較好的發(fā)電方式，但其技術(shù)水平仍然有待提高，液壓技術(shù)是機(jī)械傳動(dòng)方式的一種，由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在發(fā)電過程中對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求較高，液壓系統(tǒng)具有功率大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制靈活、精度高等優(yōu)點(diǎn)，符合風(fēng)力發(fā)電的特殊要求，在風(fēng)力發(fā)電中發(fā)揮著重要的作用?；诖耍疚母攀隽孙L(fēng)力發(fā)電機(jī)，闡述了風(fēng)力發(fā)電中液壓技術(shù)應(yīng)用的意義，對(duì)風(fēng)力發(fā)電中液壓技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行了探討分析。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電；液壓技術(shù)；運(yùn)用；意義；實(shí)踐

一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的概述

當(dāng)前有著各種型式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其中常用的是螺旋槳葉片型水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。這種類型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，在葉片的作用下，能夠?qū)L(fēng)能轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的回轉(zhuǎn)力，相應(yīng)的隨著葉片的角度不斷調(diào)整，能夠促進(jìn)風(fēng)電機(jī)組逐漸獲取到最大限度的風(fēng)能資源，這樣葉片將會(huì)更加隨著風(fēng)配合機(jī)艙轉(zhuǎn)動(dòng)效果，增強(qiáng)整個(gè)風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行效率。

二、風(fēng)力發(fā)電中液壓技術(shù)應(yīng)用的意義

開展風(fēng)力發(fā)電工作需要積極采用切實(shí)有效技術(shù)手段作為支撐和保障。針對(duì)風(fēng)能的產(chǎn)生和利用，主要是運(yùn)用了貝茲理論，將風(fēng)力的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)用過程中，高度集成了空氣動(dòng)力學(xué)、控制科學(xué)、電機(jī)以及機(jī)械等方面的多項(xiàng)技術(shù)，現(xiàn)階段大型化的風(fēng)電機(jī)組是重要的發(fā)展方向。但是需要注意的是，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的風(fēng)電機(jī)組擁有著龐大的體積，這樣就需要有大功率的輸出和可靠性較高的控制精度作為支撐，這是針對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行要求的。液壓系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用過程中，能夠表現(xiàn)出較多的優(yōu)勢(shì)和特征，不僅重量輕、體積小，同時(shí)還能夠擁有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性，并且不需要采用變速結(jié)構(gòu)，在當(dāng)前風(fēng)電系統(tǒng)之中發(fā)揮著積極的作用和意義。通過液壓系統(tǒng)，能針對(duì)大中型的風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行有效控制，積極開展相應(yīng)的動(dòng)作，促進(jìn)風(fēng)電機(jī)組的良好運(yùn)行。其次，液壓系統(tǒng)還能積極應(yīng)用在風(fēng)電機(jī)組的剎車裝置中，保證機(jī)組上剎車裝置的安全性和可靠性，減少火災(zāi)事故的產(chǎn)生，控制風(fēng)電機(jī)組的損壞情況。再者，在風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行過程中，輸出功率本身理論上存在著無限性，但是受到多種情況的限制，其將會(huì)表現(xiàn)出一定的限度，如果超出了這個(gè)限度，風(fēng)電機(jī)組中的一些設(shè)備，將會(huì)出現(xiàn)損害情況，影響到機(jī)組的正常運(yùn)行。這時(shí)候積極使用液壓變槳，將能夠起到良好的效果，主要是在于其能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，并且傳動(dòng)的扭矩較大，這樣在風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行過程中，將能夠起到積極的效果。

三、風(fēng)力發(fā)電中液壓技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用分析

1、風(fēng)力發(fā)電中定槳距風(fēng)力機(jī)功率控制液壓技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用分析。在定槳距控制的風(fēng)力機(jī)組中，風(fēng)輪吸收功率隨風(fēng)速的變化而變化（槳葉的結(jié)構(gòu)使得它在風(fēng)的作用下發(fā)生彈性變形）。當(dāng)風(fēng)速超過額定風(fēng)速時(shí)，必須通過葉片失速效應(yīng)來降低風(fēng)能利用率。失速控制一般采用葉尖擾流器控制。其方法是將一個(gè)液壓?jiǎn)卧b在葉輪輪轂處， 在每個(gè)槳葉端部各裝一個(gè)液壓缸，葉尖擾流器同液壓?jiǎn)卧嗦?lián)，通過連接在液壓缸活塞桿和葉尖軸之間的鋼絲繩驅(qū)動(dòng)葉尖運(yùn)動(dòng)。當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速，發(fā)電機(jī)輸出功率未達(dá)到額定功率時(shí)，液壓缸驅(qū)動(dòng)葉尖收回，使葉尖與葉片主體靠攏成一條直線。當(dāng)風(fēng)速超過額定風(fēng)速，發(fā)電機(jī)輸出功率超過最大功率限度時(shí)，液壓系統(tǒng)開始泄壓，葉尖在離心力和彈簧力的作用下彈出，在葉尖軸上的螺旋導(dǎo)槽的作用下，與葉片主體成90°，增大阻力葉輪轉(zhuǎn)速降低。典型的葉尖擾流器液壓系統(tǒng)工作原理：?jiǎn)?dòng)風(fēng)力機(jī)時(shí)，電磁換向閥通電，斷開液壓缸的回油路，液壓泵輸出壓力油，收緊葉尖。油壓繼續(xù)上升，到過壓繼電器控制動(dòng)作的壓力時(shí)，過壓繼電器發(fā)出信號(hào)，經(jīng)控制器延時(shí)后，停止電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，在延時(shí)過程中，壓力繼續(xù)上升，達(dá)到溢流閥設(shè)定的壓力值時(shí)溢流閥動(dòng)作，系統(tǒng)壓力不再升高。由于液壓系統(tǒng)不可避免的泄漏，使液壓缸壓力下降，當(dāng)?shù)陀诘蛪豪^電器設(shè)定壓力時(shí)，低壓繼電器發(fā)出信號(hào)，液壓泵重新啟動(dòng)，補(bǔ)充油壓。當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出功率超過最高功率限制時(shí)，電磁換向閥斷電，液壓缸的油液流回油箱，系統(tǒng)泄壓，葉尖在離心力和彈簧力作用下打開，葉輪轉(zhuǎn)速降低。

2、主軸剎車系統(tǒng)中的液壓技術(shù)應(yīng)用分析。風(fēng)電機(jī)組停機(jī)分為正常停機(jī)與故障停機(jī)，又將故障停機(jī)分解為安全停機(jī)和緊急停機(jī)。當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電過程中，多數(shù)的風(fēng)電機(jī)組都積極使用了剎車卡鉗，將其安裝在了高速軸之中，這主要是因?yàn)樵诘退佥S安裝液壓卡鉗將會(huì)對(duì)剎車的力矩有所增大。在變槳距風(fēng)電機(jī)組之中，積極使用剎車系統(tǒng)，這其中都是使用了一個(gè)液壓卡鉗。風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行的過程中，啟動(dòng)液壓泵，這時(shí)候?qū)㈦姶艙Q向閥通電，這時(shí)候，在單向閥的作用下，高壓油將能夠進(jìn)入到液壓缸的有桿腔之中。這樣，當(dāng)剎車的彈簧力和液壓缸另側(cè)的液壓力小于供油壓力的時(shí)候，活塞桿將會(huì)向著缸里運(yùn)動(dòng)。通常情況下，液壓系統(tǒng)本身的壓力，需要有蓄能器作為支持，同樣還需要有液壓元器件作為支撐，這時(shí)候其需要具有良好的密封性，液壓系統(tǒng)本身需要保持著12小時(shí)以上的保壓時(shí)間，減少液壓泵頻繁啟動(dòng)情況的出現(xiàn)，這樣將能夠有效維持液壓系統(tǒng)的使用壽命，更好的發(fā)揮液壓系統(tǒng)本身的作用和優(yōu)勢(shì)。需要注意的是，當(dāng)風(fēng)電機(jī)組出現(xiàn)超速急停的時(shí)候，需要停止液壓泵的工作，積極發(fā)揮液壓剎車卡鉗的作用，實(shí)現(xiàn)剎車的目的。

3、風(fēng)力發(fā)電偏航剎車系統(tǒng)液壓技術(shù)的應(yīng)用分析。在風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)運(yùn)行過程中，偏航剎車系統(tǒng)是當(dāng)前水平軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的重要組成部分。針對(duì)偏航剎車系統(tǒng)進(jìn)行分析，能夠發(fā)現(xiàn)其主要是圍繞著塔架中心線進(jìn)行不斷旋轉(zhuǎn)的，這樣能夠促進(jìn)機(jī)組控制系統(tǒng)和可用風(fēng)速范圍進(jìn)行有效的配合，使得風(fēng)輪能夠一直保持著良好的迎風(fēng)狀態(tài)，這樣能夠保證和提升風(fēng)力發(fā)電機(jī)本身的發(fā)電能力，并使其保持在最大限度。偏航剎車系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行的過程中，能夠產(chǎn)生較多方面的動(dòng)作，通常情況下是集中在了自動(dòng)解纜、人工偏航、風(fēng)向標(biāo)控制的自動(dòng)偏航以及阻尼剎車控制方面。

4、風(fēng)電機(jī)組儲(chǔ)能系統(tǒng)液壓技術(shù)應(yīng)用。風(fēng)能具有不固定的特點(diǎn)，因此風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為了保證持續(xù)穩(wěn)定的供電，必須要設(shè)置蓄能裝置，這樣才能在風(fēng)力較小或無風(fēng)的情況下仍然保持良好的運(yùn)行狀態(tài)。風(fēng)力發(fā)電的液壓儲(chǔ)能原理是在傳動(dòng)系統(tǒng)中，葉輪直接驅(qū)動(dòng)液壓泵轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出高壓油，油液經(jīng)過液壓管路送至地面，通過穩(wěn)壓泵站進(jìn)入蓄能器以液壓能的形式存儲(chǔ)起來。當(dāng)需要電能的情況下，可以利用穩(wěn)壓泵站控制液壓馬達(dá)工作，再通過液壓馬達(dá)實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的高速運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)利用穩(wěn)壓泵站來調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)的速度，保證電壓的穩(wěn)定性。如果風(fēng)速較小或無風(fēng)的情況下，可以利用蓄能器和液壓泵對(duì)液壓馬達(dá)提供能源，保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的有效運(yùn)行。液壓儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)配合液壓傳動(dòng)型風(fēng)電機(jī)組使用，同時(shí)為風(fēng)電機(jī)組內(nèi)其它液壓系統(tǒng)提供支持，這仍處于理論研究階段。其相對(duì)于其蓄電池，超級(jí)電容器等儲(chǔ)能設(shè)備，有著安全，環(huán)保，重復(fù)利用率高等明顯優(yōu)勢(shì)。

結(jié)束語

綜上所述，風(fēng)力發(fā)電機(jī)在當(dāng)前能源開發(fā)應(yīng)用中發(fā)揮著積極作用，其能夠?yàn)槿藗兊纳a(chǎn)生活提供大量的可再生性清潔能源，有效緩解當(dāng)前能源稀缺的情況，同時(shí)還能夠起到保護(hù)環(huán)境的積極作用。在風(fēng)力發(fā)電工作中的液壓技術(shù)應(yīng)用，能夠有效提升風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行效率以及保障其安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫勇.1.5MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組液控技術(shù)研究[D].浙江大學(xué)，2011

[2]呼吉亞等.淺談液壓系統(tǒng)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新. 2011（02）

[3]田德.液壓技術(shù)在風(fēng)電機(jī)組中的應(yīng)用現(xiàn)狀[J].風(fēng)能，2014（05）

[4]楊國(guó)來等.液壓風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真[J].機(jī)床與液壓，2015（11）