浅析在风力发电机液压系统中应用蓄能器的效果及维护
风机液压系统中蓄能器回路分析
蓄能器回路在风机液压系统中的应用摘要：本文就蓄能器在液压系统中的应用，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系统压力蓄能器是储存液体压力能的能量储存装置，这里将带有这种装置的液压回路称为蓄能器回路。
由于风力机中使用的蓄能器一般体积较小，储存的压力能也较少，其损坏后系统工作性能的变化不明显，且由于风力机液压系统均安装在高空，不便于检查和维护，因此蓄能器的损坏不易被发现，其在液压系统中的作用也往往被人们所忽视。
1.风力机中液压系统的主要功能及特点(1)驱动叶尖液压缸将叶尖打开或收回；(2)驱动机械制动器制动或松闸；(3)驱动偏航制动器制动或松闸。
风力机中以上执行机构均为间歇工作，为了延长电机和泵的使用寿命，液压泵也采用间歇工作制。
但系统在整个工作过程中却始终处于保压状态，因此必须使用各种类型的蓄能器。
由于风力机液压系统安装在高空，不利于检查维护，因此常选用容积大、重量轻、响应速度快的气囊式蓄能器。
2.气囊式蓄能器工作原理气囊式蓄能器实质上是一个储存液体压力的腔室，密封壳体中的弹性气囊内预先充好气（如氮气），充气压力由工作压力和负荷的大小来确定。
工作时，液体在液压泵作用下压缩气囊，气囊中的气体被压缩，体积变小，压力变大，直到气体的压力和系统的压力相等，当系统压力小于气囊内部压力时，气囊膨胀释放压力能。
图1所示气囊式蓄能器的三种工作状态：图中a为蓄能器充气状态，此时充气压力为P1气体的容积为V1,并称它为蓄能器的总容积；图中b为蓄能器充液状态，此时气体压力升至最高为P2，气体的容积为V2，图中c为蓄能器供油终了状态，此时气体压力为P3，是系统的最低工作压力，气体的容积为V3。
当系统的工作压力P2降到P3时，则气体容积的变化量为Vw=V3-V2也是蓄能器向系统供出的油量，该值被称为蓄能器工作容积，以Vw表示。
3 蓄能器在回路中的作用1)作为一个辅助能源，以便选用较小的泵。
蓄能器在风力发电机械液压系统中的应用与维护
［】 王 慧 ． 液 伺 服／ 例 控 制 示 范 实 验 系 统 研 究 【】 江 大 学 ， ４ 电 比 Ｄ． 浙
１ － ５ ３ １．
４ 结论
本 文搭 建 了 电液 比例 阀控 缸 位置 控 制 系统 ，重 新
［］ 肖晟 ， 宝 民． 于 对 称 四 通 阀 控 非 对 称 液 压 缸 的 电 液 比 例 ５ 强 基
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 ， 全满 足 完
【］ 崔 吴 ， 育 才 ， ７ 王 吕建 国． 于 ＭＡ Ｉ ， Ｍ Ｉ Ｋ 的 阀 控 液 压 基 ＴＡＢＳ ＵＬＮ Ｉ 缸 动 态 特性 仿 真 与优 化 ［． 械 传 动 ，０ ７４． Ｊ机 ］ ２０ （ ） ［］ 马 晓宏 ， 冰 冰 ， 学 辉 ， 志军 ． 液 比例 阀 控 缸 位 置 控 制 系 ８ 陈 甘 孙 电
Ｈｙ ｒ ｕ ｉｓＰ ｅ ｍａ ｉｓ＆ Ｓ ａｓＮｏ １ ．０１ ｄａ ｌ ｎ ｕ ｔ ｃ ｃ ｅｌ ／ ． １２ 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
（ 新疆 风能有 限责 任公 司 ， 疆 乌鲁木 齐 新
摘
８００ ） ３００
要 ： 蓄能 器 分 类 、 对 原理 、 风 力 发 电机 械 液 压 系 统 中的 应 用 ， 在 以及 蓄 能 器 的 安装 、 用 、 查 和 维 护作 了简 单 的 介绍 。 使 检
（ｉｉ ｇ Ｘｎ ａ Ｗｉｄ Ｅ ｅｇ ｉ ｉｔ ｏ， ｄ，Ｕ ｕ ｉ８ ０ ０ ， Ｃ ｉａ ｊｎ ｎ ｎ ｒ Ｌａ ｌｙ Ｃ ．ｈ ． ｒｍｑ ３ ０ ０ ｈｎ ） ｙ ｂｉ
蓄能器的作用及检修方法、注意事项
蓄能器的检修一般要求是在需要更换皮囊时方进行解体检修，但对于安装蓄能器的组件以及管路，其所用的密封件必须进行更换。皮囊更换需要返厂更换。
蓄能器更换备件后，需要进行保压试验，一般至少在12小时内无漏气、无泄漏。
宁鲁煤电公司灵州电厂培训教案
培训课程
蓄能器的作用及检修方法
授课时间
2016.05.24
授课地点
维护部会议室
讲师姓名
李祎
计划课时
4
实际课时
4பைடு நூலகம்
参加人员
班组全体人员
1、蓄能器是液压气动系统中的一种能量储蓄装置。它在适当的时机将系统中的能量转变为压缩能或位能储存起来，当系统需要时，又将压缩能或位能转变为液压或气压等能而释放出来，重新补供给系统。当系统瞬间压力增大时，它可以吸收这部分的能量，以保证整个系统压力正常。
3、蓄能器的检修要求
检查蓄能器内氮气压力，若压力不足则补充充氮。高压蓄能器的充氮压力为9.1±0.2MPa，低压蓄能器的充氮压力为0.21±0.05MPa。充氮时将充气工具上堵头拆下，换上软管，将蓄能器的充气嘴和氮气瓶用充氮工具连接起来，关闭充氮工具上放气口的针阀，慢慢打开氮气瓶上的阀门，向蓄能器充氮，同时监视充气工具上的压力表读数，当压力表指示为9.1MPa时，关闭氮气瓶上的阀门。一分钟后，再测一下压力，不够再充，然后打开充氮工具上放气针阀，拆去充氮工具的软管，并检查蓄能器的充气嘴有无漏气，若无泄漏，装上蓄能器充气嘴上的罩盖，关严蓄能器上的回油阀，缓慢打开蓄能器的进油阀。
液压储能在风力发电储能中的应用
第7卷第4期2009年12月中 国 工 程 机 械 学 报CH I N ESE JOU RNAL O F CONS TRUCT ION MAC HIN ERY Vol.7No.4 Dec.2009作者简介卞永明(65),男,教授,工学博士2y @63液压储能在风力发电储能中的应用卞永明,牛 翔(同济大学机械工程学院,上海201804)摘要:风力发电系统为实现系统稳定和持续供电,必须配备合适的储能装置.因此提出以下设想:将风能首先转化为液压能,并以液压蓄能器作为储能装置.不但可以实现系统的稳定和持续供电,还可以将发电机等设备降至地面,大大节约塔架的建造成本和风机的维护费用,并实现通过液压调速回路稳定电压.在上述设想的基础上,设计了一套实验模型,针对液压储能的系统效率和稳压效果进行仿真分析,结果表明:液压系统效率为72.9%,发电电压波动幅度小于0.83%,效率和稳压效果都能满足要求.关键词:风力发电;液压储能;蓄能器中图分类号:TK 89 文献标识码:A 文章编号:1672-5581(2009)04-0488-06Ap pl yi n g hy d r a ulic e ner g y st o r age f o r wi n d t u r bi ne ge ner at o rsBIA N Yon g 2m i n g ,N IU Xi a n g(College of Mechani cal Engineering ,Tongji Uni versi ty ,Shanghai 201804,China )A b s t r act :In orde r to mai ntain s t abl e and s ust ai nabl e p ow er supp ly ,t he ene rgy s to rag e device s ho ul d be e 2quipp ed f or a w in d p ow er gen eration s yst em.Accordi ngly ,t he wi nd en ergy is con vert ed in to h ydraulic ener 2g y for e nerg y s to rage.As a res ul t ,t he s t abl e and s ust ai nable p owe r s up pl y can be guaran teed accompanied b y i nst allin g t he gene rat or asse mbl y on t he g roun d.This si gnifican tly reduces t he cos t of tow er buildi ng and w ind t urbi ne g ene rat or mai nt enance.Meanw hile ,t he voltage s tabilit y in a hyd ra ulic go verni ng circuit can be ens ured.Eve nt uall y ,an exp e ri me ntal model is desig ned and si mulated to analyze t he sys te m efficiency an d volt age st abilization.In conclusio n ,t he s ys tem efficiency and volta ge st abilizatio n can me et demands w it h 72.9%hyd raulic s yst em efficiency and 0.83%bel ow voltag e fl uct uati on ampli tud e.Ke y w or ds :wi nd tu rbine ;h ydraulic en ergy st orage ;h ydraulic ene rgy accumulat or 20世纪80年代以来,风能的利用形式主要是风力发电.近30年来,风力发电技术日臻完善,并网型风力发电机单机额定功率最大已经达到5MW ,叶轮直径达到126m.今后,国内外风力发电技术和产业的发展速度将明显加快.然而,风力发电的发展受到以下两个方面的严重制约:一方面,风能是随机性的能源,具有间歇性.因此,即使在风能资源丰富的地区,把风力发电机作为获得电能的主要方法时,也必须配备适当的蓄能装置,才能保证发电机组的连续和平稳运行[1].另一方面,风机造价居高不下,据统计,现在世界上建设风力发电的单位造价大约为1000美元kW -1,风力发电场建设的60%～70%投资又在风机设备上.中国近年风力发电单位造价约为人民币8000～9000元kW -1,这个费用是燃煤火力发电单位造价的2～2.5倍[2].严重制约了风力发电的发展.在现有的风力发电系统中,一套完整的风力发电机一般由叶轮、齿轮箱、偏航系统、制动系统、发电机、控制与安全系统、机舱、塔架和基础等组成[3].在这种结构中,叶片经变速箱后直接带动发电机转动,发电机安装在塔筒顶部.传动系统、发电机和控制与安全系统均布置在塔架上,大大增加了塔顶重量,使风力发:19-.E mail :mbianmail 第4期卞永明,等:液压储能在风力发电储能中的应用 电机塔筒结构庞大,带来了高昂的制造成本.而上述装置布置在高空,维护修理不便,又需要预留维护空间,因此也带来了高昂的维护费用.此外,由于风场波动大,造成发电机的电压波动大;而风力大时,采用调整叶片的方式来避免发电机过荷,又影响了发电效率.风力发电的上述缺陷可以通过在风力发电系统中添加液压储能元件来解决.本文提出了一套通过液压系统和液压储能来降低运行成本和实现稳压供电的方法,并对该设想进行了分析和仿真.1 风力发电的液压储能原理针对引言中提到的问题,设计了一套液压传导储能系统.在该系统中,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.需要用电时,通过稳压泵站驱动液压马达转动,液压马达带动发电机转动,液压马达的转速可以通过稳压泵站的调速回路来使之稳定,因此无需稳压系统.当无风或风力较小时,可通过蓄能器和液压泵同时向液压马达供油,来保证系统的稳定和持续发电.初步模型的原理图如图1所示.当控制器监测到蓄能器压力低于最低压力时,风轮首先带动液压泵转动,此时两通阀A 和两通阀B 均被关闭,溢流阀作为安全阀使用,因此液压泵通过一个单向阀后向蓄能器内充入高压油.需要发电时,控制器通过电控信号,打开两通阀B ,蓄能器内的液压油流出,由控制器控制调速阀控制输出流量,驱动液压马达转动,带动发电机发电,驱动电阻负载.在发电时,通过调节调速阀的开度和液压马达的排量,使输出功率和输出电压均保持在稳定状态.图1 模型原理图Fig.1 Model sche matic 下面着重对该系统的以下两方面进行分析:①系统的效率,即风能转化为电能的效率,这里主要考察整个液压系统带来的效率损失;②系统的稳压特性,即系统输出的电压不随各种因素变化而保持稳定的能力.为简化分析,可将整个模型的工作阶段分为蓄能和发电两个阶段,分别模拟有风而无电力需求和有电力需求而无风的极端情况.即在蓄能时,关闭两通阀B ,使液压马达停止转动;而在发电时,打开两通阀A 或者关闭液压泵,不使新的液压油进入蓄能器,以模拟无风时的状态.2 模型分析及系统稳压原理系统模型中的各个关键部件之间的关系如图2所示,动力源(风轮)带动液压泵旋转,之间采用机械旋转轴联接,扭矩和转速分别为T s ,n s ;液压泵输出高压油存入蓄能器中,油压和流量分别为p p ,q p ,完成蓄能阶段;在发电阶段,蓄能器输出液压油,出口压力和流量分别为p a ,q a ,流量q a 由调速阀决定,出口压力p a 由蓄能器决定,液压油经过调速阀后驱动液压马达,压力降为,液压马达旋转带动发电机发电,之间同样采用机械旋转轴联接,扭矩和转速分别为T ,984p m m n m . 中 国 工 程 机 械 学 报第7卷图2 数学关系示意图Fig.2 Mat hem atica l r ela tions hip 从图2可以看出,液压蓄能器是整个系统的中心环节.对蓄能器参数的选择和计算,对整个系统的性能有重要影响.这里假设蓄能器的预充气压力为p 0,公称容积为V 0,最低压力为p 1,最高压力为p 2,相应的气体容积分别为V 1和V 2.于是蓄能器的有效工作容积V w =V 1-V 2[4].2.1 蓄能过程分析在对系统效率进行分析时,由于风轮设计及发电机设计不是本文的重点,这里不分析风轮效率及发动机部分的效率,而着重对引进的液压系统的效率进行分析.蓄能过程中,对风轮采用恒速控制,以便测算后面液压系统在蓄能过程中的效率.因此输入的能量可视为通过动力源输入的机械能,为E 1=∫t10ωs T sd t (1)式中:ωs 为动力源旋转的瞬时角速度;t 1为蓄能时间.而得到的存储在蓄能器内的液压能为E 2=∫t 10p a q a d t (2) 二者相除,即为整个蓄能过程的效率为ηP =E 2/E 1(3)2.2 发电过程稳压原理及效率分析在发电过程中,应维持发电电压稳定,即外负载端电压U E 始终保持不变.同时,应使液压系统的输出功率与电力负载的功率相匹配.为此,采用了如下的控制策略(见图3):首先,通过控制器采集外负载端电压U E 和电流I E ,可计算出外负载功率P E ,加上一定的功率损耗的补偿,同时实时采集蓄能器出口压力p a ,于是可通过一定的算法估算出所需要的系统流量值,再通过控制调速阀的PWM 信号的占空比来控制整个液压系统的供给流量.即通过对外负载功率的监测来实时调节液压蓄能器的功率供给:q a =f (P E ,p a )=(P E +ΔP )/p a(4)式中:ΔP 是用于补偿调速阀的功率消耗及发电机的功率损失的功率损耗值,可以通过一定的方法进行估算.其次,为了维持发电机的转速恒定,再通过对端电压U E 的监测来对变量液压马达的排量Q m 进行调节.液压马达的转速为n m =q m ηm VQ m (5)式中:n m 为液压马达的实际输出转速;q m 为液压马达通过的流量,这里由调速阀的特性和开度决定;ηmV 为液压马达的容积效率;Q m 为液压马达公称排量,通过闭环控制算法来对Q m 进行控制,保证了n m 维持在一个稳定值,从而保证负载端电压U E 的稳定.整个发电过程中输出的液压能为E 3=∫t 20p a q a d t (6) 直流电机得到的机械能为=∫T ω()094E 4t 20m m d t 7 第4期卞永明,等:液压储能在风力发电储能中的应用 式中:t 2为发电时间;ωm 为直流电机旋转时的瞬时角速度.二者相除,即为发电阶段液压部分的效率ηm =E 4/E 3(8)图3 电控液压系统控制方法Fig.3 Contr ol met hod of elect r o hydr a ulic sys tem3 极限工况仿真与实验为验证液压储能在风力发电系统中的应用设想,对上述实验模型进行仿真,并分别对效率和稳压效果进行分析验证.为简化仿真模型,将上述系统分为蓄能阶段和发电阶段两个部分分别进行仿真和实验.仿真利用MA TLAB 中的S i muli nk 工具箱构建模型[5],每个元件分别进行实际选型,元件参数来自于厂家产品资料,过程参数利用实验测定.3.1 蓄能过程仿真分析在MA TL AB/Sim ulink 环境下搭建了蓄能过程的仿真模型.整个模型的仿真参数的设定,与实际搭建的实验系统的产品资料保持一致.主要元件的仿真参数设定如下:液压泵排量Q p =1.5mL ,额定转速为2500r mi n -1,最低转速为800r mi n -1,额定压力为20MPa ,容积效率为83%;蓄能器公称容积根据系统状况,选取V 0=10L ,预充气压力p 0=2.65MPa ,最低压力设定为p 1=3.5MPa ,最高压力设定为p 2=11MPa ;过程中的气体多变指数根据实验测定为γ=1.27,测定γ值的方法如下:在蓄能过程中,蓄能器内的压力p a 和气体体积V 满足p a V γ=c (9)式中:γ为多变指数,在绝热过程中,γ=1.4,在等温过程中,γ=1,由于在蓄能过程中存在热交换,不是绝热过程,而气体被油液加热,温度上升,因此也不是等温过程,γ值需通过实验测定;c 为一个定值常数,与蓄能器内预充氮气的质量有关.又因为有V =V 0-V l ,其中V l 是蓄能器内的油液体积.由于泵的转速恒定,因此可以认为V l =Q p ηn t (10)式中:Q p 为泵的公称排量;η为泵的容积效率;n 为泵的转速;t 为时间.根据以上各式,可以推出p (t )=c (V 0-V p ηn t )-γ(11)式(11)中V p 和V 0已知,通过对实验中测定的不同时刻的压力值的p (t )值,对数据进行曲线拟合,即可求出c ,η和γ的值.于是可以知道在当时气候条件和实验条件下,近似的多变指数γ的值.如图4a 所示,仿真结果显示,在约282.5s 时,蓄能器内的油压上升到11MPa ,达到预先设定的最高压力.此时,蓄能器内充入的液压油体积期间的扭矩随着油压上升而上升,如图4b 所示,在282.5s 时达到最大值3N 整个仿真过程中的系统效率曲线如图5所示,在达到压力设定值M 时,系统效率约为%,此后随着压力的上升,液压泄漏进一步增大,从而导致系统效率的下降194.07m.11Pa 79.4. 中 国 工 程 机 械 学 报第7卷图4 蓄能环节油压和扭矩仿真曲线Fig.4 Si mulat ion c ur ve of hydra ulic pr essur e a nd tor que i n e ner gy st or age p hase图5 蓄能环节效率曲线Fig.5 Si mulat ion c ur ve of ef f iciency3.2 发电过程仿真分析针对发电过程,在MA TLAB/Si muli nk 环境下建立了仿真模型.利用系统自带的液压元件库建立了蓄能器和液压回路,使用Dri veli ne 元件库对联轴器进行模拟,实现了转矩和转速的耦合.利用Sim ulink 库中的直流电机元件建立了直流发电机模型,DC Sensor 子系统会采集负载的电压值和电流值,并输出功率和负载端电压.分别采用不同的控制算法,对液压系统的输出流量和马达排量进行控制,并指定发电端电压为24V.仿真中的参数设置,仍然与完成选型的实验系统的各产品资料中的参数保持一致,主要参数如下:蓄能器公称容积V 0=10L ,初始压力为最高压力p 2=11MPa ,并设定工作最低压力p 1=3.5MPa ;液压马达采用电控式变量马达,排量范围可从0～10mL 连续变化.控制策略采用前面介绍的通过两次闭环分别对液压系统的流量和排量进行控制.外电阻负载额定电压24V ,功率52W.调速阀采用理想流量调节阀代替.图6是蓄能器出口压力和调速阀通过流量的仿真曲线,在大约351s 时,蓄能器压力从开始的最高压力p 2=11MPa 下降到设定的最低工作压力p 1=3.5MPa.由于采用了恒功率而不是恒流量控制,蓄能器的出口压力曲线的下降速度近似保持恒定,同时,随着压力的下降,系统的流量随之从0.48Lmi n -1上升到1.46L mi n -1.图6 蓄能器出口压力及系统流量仿真曲线Fig.6 Sim ulati on c ur ve of a cc umula tor p ress ure a nd syste m f low r at e 图7为端电压仿真曲线.图7a 是390s 内的仿真曲线,图7b 是开始的50s 内的仿真曲线.在约351s 时,蓄能器压力下降到设定的最低工作压力=35M 在整个仿真过程中,在大约6时达到最大值,电压最大值不超过V 电压的最大变化幅度不超过3%稳压效果是令人满意的294p 1.Pa.s 24.2.0.8.. 第4期卞永明,等:液压储能在风力发电储能中的应用 图7 端电压仿真曲线Fig.7 Si mula tion cur ve of te r minal volt a ge图8 发电阶段效率曲线Fig.8 Sim ulati on c ur ve of ef f icie ncy 由于发电过程中外负载的功率保持恒定,在模型进入稳定状态后,液压部分的效率供给也保持恒定,因此发电部分的效率曲线如图8所示.在蓄能器工作压力下降到设定的最低工作压力p 1=3.5MPa 时,液压部分的效率为ηm =E 4/E 3=91.8%(12) 综上所述,整个液压部分的效率为ηh =ηp ηm ≈72.9%(13)即整套液压系统的效率是72.9%;即72.9%的输入到液压系统的机械能能够最终以机械能的形式重新输出,由此可以节约大量的制造成本、维护成本以及相应的电力稳压系统.考虑到风力发电机的实际应用情况,这个效率是可以令人满意的.4 结论从上述分析可以看出,新型液压传导储能系统的效率和稳压效果较好.若在现有系统中加以应用,可以带来以下优点:(1)可以将发电机和发电机的相关控制系统降至地面,如此可大幅度降低塔架和风机的制造成本.(2)由于采用了液压储能,可以做到异时发电,即在风力较大而耗电量较小时蓄能,在风力较小,而耗电量较大时,通过液压蓄能器补充能量.(3)在系统中应用一定的闭环控制算法,调节液压系统来进行稳压,可以取得较好的稳压效果.参考文献:[1] 王承煦,张源.风力发电[M ].北京:中国电力出版社,2003.WANG Chengxu ,ZHANG Yuan.Wind po wer generation [M].Beijing :C hi na Po wer Pres s ,2003.[2] 李豪,郑衡,何国锋.风力发电设备优化选型与电价关系的分析[J ].广东电力,2003,16(2):53-55.L I Hao ,ZH EN G Heng ,HE Guofeng.Anal ysi s o n rel at ion bet ween opti mum t ype sel ectio n of wi nd po wer generati ng app arat us and pow 2er rate [J ].Guangdo ng Elect ric P o wer ,2003,16(2):53-55.[3] 刘万琨,张志英,李银凤,等.风能与风力发电技术[M ].北京:化学工业出版社,2007.L IU Wankun ,ZHAN G Zhiying ,L I Y i nfeng ,et al.Wi nd energy and wind power generat ion t echnology [M ].Beiji ng :Chemical Indust ry Press ,2007.[4] 马雅丽,黄志坚.蓄能器实用技术[M].北京:化学工业出版社,2007.MA Yali ,HU AN G Zhij ian.Pract ical t echnology o n accumulato r[M ].Beijin g :Chem ical Indu st ry Press ,2007.[5] 薛定宇,陈阳泉基于M TL B S 的系统仿真技术与应用[M ]北京清华大学出版社,XU D y ,N Y q Sy y M TL B S [M ]B j T U 2y ,394.A A /i mulin k .:2002.E ing u C H E a ng ua n.st e m si mula tion te ch nolo g an d a pplic a tion ba sed on A A /i mul in k .e i in g :sin ghua ni ver si t Pre ss 2002.。
液压储能在风力发电中的应用
液压储能在风力发电中的应用摘要：为实现风力发电系统稳定、持续地供电，必须在系统中配备适宜的储能装置。
储能装置的作用是将风能首先转化为液压能，运用液压储能元件来进展风能的存储，并以液压蓄能器作为储能装置。
液压储能系统不但可以促进电网平安稳定运行，还可以节省了电网建立的投资，对风力发电的开展有着重要意义。
关键字：液压储能、风力发电、蓄能器21世纪是高效、干净、平安、经济可持续利用能源的时代，世界各国都在向此方向开展，都把能源的利用作为科研领域的关键予以关注。
受1973年世界范围内的石油危机和空气动力学理论的开展的影响，在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下，风力以其自身独有的优点，作为新能源的一局部有了新的快速的开展。
风力发电，就是把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。
具体的说，就是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。
我国世界上风力资源较为丰富的国家之一，全国可利用的风能约为2.5亿kW。
风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的开展潜力，其次，用风力发电，可减少常规能源的消耗，从而减少有害气体的排放，对环境保护和生态平衡，改善能源构造具有重要意义。
风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。
这种风力发电机组，大体上可分风轮(包括尾舵)、发电机和铁塔三局部〔大型风力发电站根本上没有尾舵，一般只有小型才会拥有尾舵〕。
由于风轮的转速比拟低，而且风力的大小和方向经常变化着，这又使转速不稳定；所以，在带动发电机之前，还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱，再加一个调速机构使转速保持稳定，然后再联接到发电机上。
为保持风轮始终对准风向以获得最大的功率，还需在风轮的后面装一个类似风向标的尾舵。
风力发电还受到以下两个方面的严重制约，一方面，风机造价居高不下，风力发电技术也不是很完善，使风力发电单价约为火力发电单位造价的2~2.5倍。
蓄能器在风力发电机械液压系统中的应用与维护
蓄能器在风力发电机械液压系统中的应用与维护摘要：介绍了蓄能器在风能机液压系统中的主要应用，通过专业的研究和研究，准确找到了风能机液压系统蓄能器的有效维护手段。
安装过程的智能化控制、操作问题的准确检测、改进测试方法和加强测试监督等，有效提高了风力发电机液压系统内电池的科学工作。
关键词：风力发电机械液压系统；蓄能器；测试监督1液压系统在风力发电系统中的重要性近几年风力发电技术越来越成熟，风力发电得到了大规模开发。
目前大中型风力发电的安全和功率控制几乎采用液压技术。
液压制动系统在发电、事故预防、桨叶的启动和停止等方面发挥着重要作用。
理论上风速和发电机的输出功率是无限的，但它必须受到发动机和变速箱的速度以及电机等电气部件的功率的限制。
目前，固定螺距控制或变螺距控制常用于大中型水平轴风力发电。
从发展趋势来看，风力发电机的偏航对风可通过控制系统自动对风，通过偏航电机和利用液压技术的方式来实现自动对风功能，因为其液压传动扭矩大、结构简单、重量轻、容量大，可以替代机械传动实现液压偏航对风控制技术。
2液压传动型风力发电机组原理液压驱动桨叶包括叶片、变桨电机、抱闸线圈、液压回路、液压驱动控制系统、同步发电机、网络控制系统、控制器、偏航系统、制动安全系统等。
液压控制与传统风力机的最大区别在于，引入了柔性传动而不是刚性传动，以减少风力机前部风力功率波动的影响。
此外，液压传动系统还控制电机的位移，实时调整发电机的速度，实现无级变速，获得满足直流电网要求的输出功率，避免变流器的逆变器，消除电源对电网的和谐影响。
风力发电机机的液压控制机制是风力发电机将风能传输到液压泵，液压泵将机械能转换为液压能，液压马达将液压能转换为机械能以产生发电机功率。
3风力发电机械液压系统中蓄能器的主要应用3.1蓄能器的工作原理在风力发电机的液压系统中，蓄能器是储存液体压力的腔室，在这种密封外壳中，适当的人员可以及时确认蓄能器的使用类型。
如果是气囊式蓄能器，在正式使用前必须加满气体。
液压系统蓄能器主要作用及注意事项
液压系统蓄能器主要作用及注意事项一、蓄能器的功用蓄能器可以在短时间内向系统提供具有一定压力的液体，也可以吸收系统的压力脉动和减小压力冲击等。
其功用主要有以下几个方面。
①系统保压。
当执行元件在较长时间内停止工作且需要保持一定压力时，可利用蓄能器储存的液压油来弥补系统的泄漏，从而保持执行元件工作腔的压力不变。
这时，既降低了能耗，又使液压泵卸荷而延长其使用寿命。
②吸收压力冲击和脉动。
在控制阀快速换向、突然关闭或执行元件的运动突然停止时都会产生液压冲击，齿轮泵、柱塞泵、溢流阀等元件工作时也会使系统产生压力和流量脉动的变化，严重时还会引起故障。
因此，当液压系统的工作平稳性要求较高时，可在冲击源和脉动源附近设置蓄能器，以起缓和冲击和吸收脉动的作用。
③做辅助动力源。
当执行元件间歇运动或只作短时高速运动时，可利用蓄能器在执行元件不工作时储存压力油；而在执行元件需快速运动时，由蓄能器与液压泵同时向液压缸供给压力油。
这样就可以用流量较小的泵使运动件获得较快的速度，不但可较少功率损耗，还可以降低系统的温升。
④用作应急油源。
当电源突然中断或液压泵发生故障时，蓄能器能释放出所储存的压力油使执行元件继续完成必要的动作和避免可能因缺油而引起的故障。
⑤用作液压泵。
在输送对泵和阀有腐蚀作用或有毒、有害的特殊液体时可用蓄能器作为动力源吸入或排出液体。
二、蓄能器的安装及使用①蓄能器是压力容器，搬运和拆装时应将充气阀打开，排出充入的气体，以免因震动或碰撞而发生意外事故。
②应将蓄能器的油口向下竖直安装，且有牢固的固定装置。
③气囊式蓄能器中应使用惰性气体（一般为氮气）。
蓄能器绝对禁止使用氧气，以免引起爆炸。
④不能在蓄能器上进行焊接、铆接及机械加工。
⑤不能在充油状态下拆卸蓄能器。
⑥液压泵与蓄能器之间应设置单向阀，以防止液压泵停止工作时，蓄能器内的液压油向液压泵中倒流；应在蓄能器与液压系统的连接处设置截止阀，以供充气、调整或维修时使用。
⑦蓄能器的充气压力应为液压系统最低工作压力的90%～25%；而蓄能器的容量可根据其用途不同而定，可参考相关液压系统设计手册来确定。
蓄能器在液压系统中的应用分析与检修
蓄能器在液压系统中的应用分析与检修烟台德赛机械制造有限公司车德宁[摘要] 本文就HBTZ60型混凝土泵的液压原理分析了蓄能器在液压在系统中的具体应用，阐明了蓄能器在液压在系统中重要作用，介绍了蓄能器的内部结构，并针对蓄能器在液压在系统所出现的故障隐患作了详细分析和判别。
[关键词] 原理蓄能器分析蓄能器是一种能把压力油的液压能储存在耐压容器里，待需要时又将其释放出来的一种装置。
在液压系统中的主要功能是储存能量，吸收脉动压力，吸收冲击的作用。
蓄能器按结构分为重力式弹簧式和充气式三种。
其中充气式又分为气瓶式、活塞式和皮囊式。
皮囊式蓄能器具有结构尺寸小，重量轻，安装方便，维护简单，皮囊惯性小，反应灵敏的特点。
所以在液压系统中应用较广泛。
在混凝土输送泵的液压系统中,皮囊式蓄能器的用途特点则非常突出，就以HBTZ60型混凝土泵的液压原理为例，分析蓄能器在系统中的具体运用。
1 吸油滤油器、 2电机、 3 变量柱塞泵、 4 双联齿轮泵、 5 空气滤清器、6 先导式卸荷阀、 7测压接头、8先导式溢流阀、 9散热器、10回油滤油器、11“M”型电液换向阀、12插装式单向阀、 13主油缸、 14 高低压切换阀、 15 压力表、 16 蓄能器、 17 闸板阀油缸、 18 油马达、 19电磁换向阀、20“O”型电液换向阀、21叠加式溢流阀HBTZ60型混凝土泵液压原理图由上示原理图可知，系统可分为3部分：主油路系统，分配阀系统和搅拌系统。
主油路系统由变量柱塞泵3、吸油滤油器1.1、先导式溢流阀8、“M”型电液换向阀11、主油缸13、插装式单向阀12、高低压切换阀14等组成．当电机2起动，变量柱塞泵3就向系统供油．油液经“M”型电液换向阀11驱动主油缸13工作．电液换向阀11的换向动作是电控的，它的两个电磁线圈轮流通电，使两个主油缸轮流进油及回油．不通电时，进入电液换向阀11的液压油经Ｔ腔流回油箱，主油泵处于卸荷状态．主油泵最大工作压力由先导式溢流阀8控制，调定压力为28MPa．当系统工作压力达到12.5 MPa时,也就达到了变量柱塞泵的变量压力起点,主泵开始随着压力的升高,逐渐降低排量.这种变量方式能够充分利用动力机的功率,提高整机的使用效率.主系统具有高低压切换功能,由高低压切换阀14控制实现, 高低压切换阀控制主油路接通主油缸无杆腔时,是高压小排量泵送;控制主油路接通有杆腔时,是低压大排量,用户可根据现场情况随意选择.推送机构的两个主油缸有杆腔或无杆腔相沟通，形成闭合油路．每当活塞运动到行程终点后，压力油会自动打开油缸插装式单向阀12向闭合油路补油一次，实现自动补油功能．同时靠行程开关的控制自动换向。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
浅析在风力发电机液压系统中应用蓄能器的效
果及维护
集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
浅析在风力发电机液压系统中应用蓄能器的效果及维护叙述蓄能器在风力发电机械的液压系统中的应用，并对蓄能器进行有效的分类。
针对风力发电机中蓄能器的安装、使用及维护进行简单的介绍。
蓄能器是液压系统中进行液压油能量储存的装置，在风力发电机液压系统中承担着重要的作用。
风机在执行工作任务时都会采取间歇式的工作方式，驱动叶尖液压缸、高速轴制动器、偏航制动器进行工作。
液压泵在进行间歇式工作时可以延长泵和电动机的使用寿命，同时也可以保证整个工作过程保压持续稳定的进行工作。
所以要保证蓄能器在工作过程中对液体压力能的有效储存。
1.蓄能器对液压系统产生的作用
1.1.在选择液压泵时可以选择体积较小的，可以更好的发挥辅助能源的作用。
1.2.作为辅助的能源在主要能源消耗殆尽时可以进行适当的补充，保持压力的稳定性。
1.3.在液压系统回路中可以减少冲击，防止对管路、元件以及相关设备的损害。
1.4.在电力不足或是液压泵停止工作时可以提供应急能源进行安全的工作，保证工作的完整性。
1.5.在相当长的时间内可以维持系统压力，补充系统泄露，使液压泵间歇工作，有效的降低液压油因持续打压而升温，节约能源的同时也延长了液压油的使用寿命，将对液压泵的危害降低到最小程度。
蓄能器在回路中的作用可以分为吸收脉动、减少液压冲击、辅助能源、紧急能源、系统保压等。
2.蓄能器的分类
蓄能器在能量储存方式上可以分为三种类型：
2.1.重力式蓄存器
2.2.弹簧式蓄存器
2.3.气体加载式蓄能器
在风力发电机中的蓄能器体积一般都不会很大，压力能的储量也不会很大，在系统中的作用是吸收振动，减少冲击，紧急能源。
蓄能器在损坏后液压系统依旧可以进行有效的工作。
在系统进行工作时产生的影响也不是轻易的能感觉到，所以对于蓄能器在液压系统工作过程中产生的作用经常被人们忽略。
风力发电机液压系统一般都是安装在高空进行作业，不利于经常性的维护检修。
所以一般都会选用体积小、容积大、效率高的气囊式或隔膜式蓄能器。
3.蓄能器在使用过程中的检修与保养
3.1.蓄能器在保养的过程中要按照一定的周期检查氮气压力情况。
在维护的时候可以利用截止阀或是压力表进行蓄能器常规的检测工作。
在检测的过程中可以先慢慢的将截止阀打开，使液压油在压力的驱使下回流到油箱中。
这时压力表的指针也将慢慢的下降，达到一定数值之后就会下降到零数值，压力表上的这个临界数值就是蓄能器的充气压力。
也可以在关闭截止阀后再启动液压泵，这时候压力表上显示的压力会突然上升到一定的数值之后再缓慢的上升，这个上升的临界数值就是蓄能器的充气压力。
这两种方法都很简单，但是在进行小容量蓄能器充气压力的检测时会受到系统执行元件的影响，检测出来的充气压力值误差很大。
出现这种状况的时候问题就不会轻易的检测出来，并且在检测的过程中受到人为因素的影响很大，只能作为一种参考数据进行判断。
在压力不足或是补充气体的状态下，有时会出现无法完成充气的状况，气体
经由液压系统溢出蓄能器致使气囊破损，该蓄能器可以通过更换气囊并测试的方式修复，继续使用。
3.2.在液压系统进行工作时，液压泵在瞬时流量时会产生一定的脉动。
并且在系统中的一些阀门在长时间的工作中都会有振动现象的产生，这就对液压系统产生一定的干扰，相应的一些参数也就会发生变化，严重的影响到系统的稳定性。
在严重的时候会使系统产生强烈的振动，影响工作的正常运行。
将蓄能器安装在系统中可以有效的减轻压力脉冲，蓄能器可以吸收高于平均流量中的瞬时流量，并且在平均流量不足时蓄能器也可以将多余的流量补充到系统中，维持系统的正常工作运转。
阀门元件影响着流体在管路中的流动方向和流动速度，流体停止流动会产生一定的压力冲击，压力冲击以波的形式在管路中进行流动形成液压冲击，这种压力值平均会高出正常数值的很多倍。
压力值升高可能危及到仪表、元件等装置的安全性，从而影响到正常工作，并且会产生大量的噪音和振动，容易使钢管接头松脱、漏油。
在系统中安装蓄能器可以有效的减轻液压冲击，减少噪音和振动，降低钢管接头泄露的隐患。
4.蓄能器在使用过程中损坏之后出现的状况
4.1.在没有进行工作要求的前提下，蓄能器损坏将会使液压泵频繁的自行启动、打压。
4.2.在工作过程中突然停电的时候，风力发电机将无法利用蓄能器的能量顺桨停机，高速轴制动器无法刹车，叶轮无法停止转动，偏航制动器也无法刹车，风机将会产生危险，严重时会产生飞车事故。
4.3.偏航制动器、高速轴制动器在进行工作的过程中，液压泵都会自动启动一次，并且建压时间都比较短。
4.4.在液压泵启停压力时，会造成启动与停止压力数值相差较大，超过一般的规定数值。
但是在液压泵工作过程中压力上升的速度会很快。
偏航制动器、高速轴制动器在工作时启动速度都很慢。
蓄能器由于长时间的使用会产生一些氮气泄漏，造成蓄能器蓄能不足，充气压力低于一定值会影响到液压系统的稳定运行，同样会加快液压泵的磨损速度及缩短液压元件的使用寿命，同时也会影响到风电机组的正常安全运行，所以在适当的时间要对蓄能器进行常规的检查维护，防止事故的发生。