液压系统是以有压液体为介质，实现动力传输和运动控制的机械单元。液压系统具有传动平稳、功率密度大、容易实现无级调速、易于更换元器件和过载保护可靠等优点，在大型风力发电机组中得到广泛应用。本文主要探讨风力发电系统中液压系统的控制。

　　在定桨距风力发电机组中，液压系统主要用于空气动力制动、机械制动，以及偏航驱动与制动；在变桨距风力发电机组中，液压系统主要用于控制变距机构和机械制动，也用于偏航驱动与制动。此外还常用于齿轮箱润滑油液的冷却和过滤；发电机水冷；变流器的温度控制；开关机舱和驱动起重机等。

　　1 风力发电系统中液压系统概述

　　压力冲击应保持在最小，压力冲击或大的压力突降不能导致危险。即使是在动力供应失效及恢复的情况下，安全的工作条件也必须得到保证。下列外部因素不得影响液压系统的运行：（1）盐分和其他污染介质；（2）砂土和灰尘；（3）杂质；（4）外部磁场、电磁场及电场；（5）阳光；（6）振动。如果液压系统构成保护系统的一部分，电网失效、外部极限温度应不能危及系统的运行。

　　同步发电机恒定转速运行，该转速由所连接的电网频率规定而与作用在其上的力矩无关。电网频率所规定的转速也就是通常所说的同步转速。异步发电机也是一种发电机，它允许有一定的转差，即偏离由电网频率所规定的转速。换句话说，转速可以随施加的力矩而变化。它是风力发电机组中最常用的发电机形式。变型的绕线转子是常用的。转差定义为发电机转速与电网确定的转速之差。转差有时以后者的百分数的形式给出。如果转差最高不超过1%，则异步发电机的运行模式仍然归结为定转速，此时转差并不大。如果允许较大的转差，在10%以内，此时可以通过电子技术，如转子电流控制器来改变，那么它就可以归结为可变转差。风力机的变桨或失速控制，也就意味着它能确保发电机不超过允许转差。

　　变转差的优点主要反映在风力发电机组达到额定功率以后。在额定功率情况下，由于风速的变化导致功率波动。当阵风袭击风力机转子时，转差能够使发电机转速增加以响应阵风，而不引起发电功率的增加。这样转差能够确保平滑的功率输出，同时维持作用在叶片、主轴和齿轮箱上的载荷。

　　2 液压系统的常见故障及其控制

　　2.1 设备的检查

　　在起动前的检查项目有：油位是否正常，行程开关和限位块是否紧固，手动和自动循环是否正常，电磁阀是否处在原始状态等。在设备运行中监视工况的项目有：系统压力是否稳定并在规定范围内，设备有无异常振动和噪声，油温是否在允许的范围内（一般为35～55℃范围内，不得大于600℃，有无漏油，电压是否保持在额定值的+5%～-15%的范围内等。

　　定期检查的项目有：螺钉和管接头的检查和紧固，10MPa以上的系统每月一次，10MPa以下的系统每三个月一次。过滤器和空气滤清器的检查，每月一次。定期进行油液污染度检验，对新换油，经1000h使用后应取样化验，取油样需用专用容器，并保证不受污染，取样应取正在使用的“热油”，不取静止油，取样数量为300～500mL/次，按油料化验单化验，油料化验单应纳入设备档案。

　　2.2 液压油

　　液压系统的介质是液压油，一般采用专门用于液压系统的矿物油。液压系统的液压油应该与生产企业指定的牌号相符。在正常工作温度下液压油粘度范围一般为20×10～200×10m/s。当环境温度较低时，选用粘度较低的油液。对于液压系统，油液的清洁十分重要。液压系统中的油液或添加到液压系统中的油液必须经常过滤，即使是初次用的新油也要过滤。不同品牌或型号液压油混合可能引起化学反应，例如出现沉淀和胶质等。液压系统中的油液改变型号之前应该对系统进行彻底的冲洗，并得到生产企业同意。液压油的使用寿命：矿物油8000h或至少每年更换一次。

　　2.3 清洗过滤器和空气滤清器

　　过滤器堵塞时会发出信号，需要进行清洗。清洗时要确保电机未起动，电磁阀未通电。在拔下插头、卸下配件前，要清洁液压单元表面的灰尘。打开过滤器后，取出滤芯清洗。若滤芯损坏，必须更换。清洁过滤器后，应检查油位，必要时要加足油液。在没收到堵塞信号的情况下，至少每6个月清洗一次过滤器。在正常环境下每1000h清洗一次空气滤清器；在灰尘较大的环境下每500h清洗一次空气滤清器。

　　2.4 故障排除和更换元器件

　　大部分故障可以通过更换元器件解决，通常由生产厂家来完成修理工作或更换新元器件。如果用户有这方面的知识或有合适设备（如测试台架），自己也可以进行维修。维修前应阅读使用说明书和液压原理图。液压系统最常见的问题是泄漏，导管接口处的泄露可以通过拧紧来解决，元器件发生的泄露则必须更换密封件。排除故障后，最主要的是查出故障发生的诱因。例如，液压元件因油液污染而失效，则必须更换液压油。

　　2.5 液压系统的常见故障

　　（1）出现异常振动和噪声原因可能是：旋转轴联接不同心；液压泵超载或吸油受阻；管路松动；液压阀出现自激振荡；液面低；油液黏度高；过滤器堵塞；油液中混有空气等。（2）输出压力不足原因可能是：液压泵失效；吸油口漏气；油路有较大的泄漏；液压阀调节不当；液压缸内泄等。（3）油温过高原因可能是：系统内泄漏过大；工作压力过高；系统的冷却能力不足；在保压期间液压泵没泄荷；系统的油液不足；冷却水阀不起作用；温控器设置过高；没有冷却水或制冷风扇失效；冷却水的温度过高；周围环境温度过高；系统散热条件不好。（4）液压泵的起停太频繁原因可能是：系统内泄漏过大；在蓄能系统中蓄能器和泵的参数不匹配；蓄能器充气压力过低；气囊（或薄膜）失效；压力继电器设置错误等。（5）建压超时原因可能是：元器件有泄漏；液压阀失效；压力传感器差错；电气元器件失效。

　　3 结论

　　液压系统中，能量是通过一定压力下的液体在闭合回路中传递和控制的。在风力机中使用液压系统，如用于叶片变桨的液压蓄能器。液压系统必须配备保护以防止超过最大许用压力。泄压阀可以用于此并且能够防止火灾事故中爆炸恶性事故。液压系统中的所有零部件必须易于进行装配、调整、维护。