风力发电机液压系统

第七章: 液压系统

7.1 风⼒发电机的液压系统

风⼒发电机的液压系统属于风⼒发电机的⼀种动⼒系统，它的主要功能是为变浆控制装置、安全浆距控制装置、偏航驱动和制动装置、停机制动装置提供液压驱动⼒。风机液压系统是⼀个公共服务系统，它为风⼒发电机上⼀切使⽤液压作为驱动⼒装置提供动⼒。在定桨距风⼒发电机组中，液压系统的主要任务是驱动风⼒发电机组的⽓动刹车和机械刹车；在变桨距风⼒发电机组中，液压系统主要控制变距机构，实现风⼒发电机组的转速控制、功率控制，同时也制控机械刹车机构。⼀、液压系统常识（⼀）、液压⼯作原理

液压装置的⼯作原理是：在特定的机械、电⼦设备内，利⽤液体介质的静压⼒，完成能量的蓄积、传递、控制、放⼤，实现机械功能的轻巧化、精细化、科学化和最⼤化。（⼆）、液压技术的特点：

液压系统的基本功能是以液体压⼒能的形式进⾏便于控制的能量传递。从能量传递⽅⾯看，液压技术⼤致处于机械式能量传递和电⽓式能量传递之间位置。液压技术的特点如下：

1、可实现⼤范围的⽆级调速（调速范围达2000：1），即能在很宽的范围内很容易地调节⼒与转矩；

2、控制性能好，对⼒、速度、位置等指标能以很⾼的响应速度正确地进⾏控制。很容易实现机器的⾃动化，当采⽤电液联合控制时，不仅可实现更⾼程度的⾃动控制过程，⽽且可以实现遥控。3、体积⼩、重量轻、运动惯性⼩、反应速度快，动作可靠，操作性能好。

4、可⾃动实现过载保护。⼀般采⽤矿物油作为⼯作介质，相对运动⾯可⾃⾏润滑，使⽤寿命长。5、可以⽅便地根据需要使⽤液压标准元件、灵活地构成实现任意复杂功能的系统。

液压系统也存在⼀些问题：效率较低、泄露污染场地，⽽且可能引起⽕灾和爆炸事故。⼯作性能易受到温度变化的影响，不宜在很⾼或很低的温度条件下⼯作。

由于液体介质的泄露及可压缩性影响，不能得到严格的传动⽐。（三）、液压系统的基本组成

液压系统的组成部分称为液压元件，根据液压元件的功能分类如下：1、动⼒元件

动⼒元件的作⽤是将原动机的机械能转换成液体（主要是油）的压⼒能，是指液压系统中的油泵，向整个液压系统提供压⼒油。液压泵的常见结构形式有齿轮泵、叶⽚泵和柱塞泵。2、控制元件

控制元件(即各种液压阀)其作⽤是在液压系统中控制和调节液体的压⼒、流量和⽅向，以满⾜执⾏元件对⼒、速度和运动⽅向的要求。根据控制功能的不同，液压阀可分为压⼒控制阀、流量控制阀和⽅向控制阀。压⼒控制阀⼜分为溢流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压⼒继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；⽅向控制阀包括单向阀、液控单向阀、换向阀等。根据控制⽅式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和⽐例控制阀。3、执⾏元件

执⾏元件是把系统的液体压⼒能转换为机械能的装置，驱动外负载做功。旋转运动⽤液压马达，直线运动⽤液压缸，摆动⽤液压摆动马达。4、辅助元件

辅助元件是传递压⼒能和液体本⾝调整所必需的液压辅件，其作⽤是储油、保压、滤油、检测等，并把液压系统的各元件按要求连接起来，构成⼀个完整的液压系统。辅助元件包括油箱、蓄能器、滤油器、油管及管接头、密封圈、压⼒表、油位计、油温计等。

5、液压油是液压系统中传递能量的⼯作介质，有各种矿物油、乳化液和合成型液压油等⼏⼤类。（四）、液压系统原理图

液压系统原理图是使⽤国家标准规定的，代表各种液压元件、辅件及连接形式的图形符号，组成⽤以表⽰⼀个液压系统⼯作原理的简图。它是按照液压系统控制流程的逻辑关系画出的图纸，能帮助我们掌握液压系统的⼯作原理。⼀个液压系统是由液压元件和液压回路构成，⽤以控制和驱动液压机械完成所需⼯作的整个传动系统。元件是由数个不同零件组成的，⽤以完成特定功能的组件。如液压缸、液压马达、液

压泵、阀、油箱、过滤器、蓄能器、冷却器和管接头等；这些元件有些是通⽤的、标准化的。液压回路是完成某种特定功能、由元件构成的典型环节。

1、液压系统原理图的绘制原则如下：

①、液压系统图形符号、标记画法应符合GB/T786.1-1993。元件的图形符号应符合GB/T4728.2的规定。计量单位应符合国家法定计量单位的规定。

②、液压执⾏机构应以⽰意简图表⽰，并标注名称。

③、主管路（如压⼒管路、回油管路、泄油管路等）和连接液压执⾏元件的管路应标注管路外径和壁厚。④、压⼒控制元件应标注压⼒调定值。压⼒充⽓元件或部件应标注充⽓压⼒。⑤、温度控制元件应标注温度整定值。⑥、电动机和电⽓触点、电磁线圈应标注代号。

⑦、每个元件应编上数字件号，相同型号的元件同时应标注排列顺序号。⑧、构成独⽴液压装置的液压回路应采⽤双点划线划分区域和标注代号。⑨、液压系统各组装部件之间的接⼝应标注代号。2、液压传动原理图阅读⽅法：

①、了解液压系统的⽤途，⼯作循环，应具有的性能和对液压系统的各种要求等。

②、根据⼯作循环，⼯作性能和要求等，分析需要哪些基本回路，并弄清各种液压元件的类型，性能，相互间的联系和功⽤。根据⼯作循环和⼯作性能要求分析必须具有哪些基本回路，并在液压传动原理图上逐⼀地查找出每个回路。

③、按照⼯作循环表，仔细分析并依次写出完成各个动作的相应油液流经路线。为了便于分析，在分析之前最好将液压系统中的每个液压原件和各条油路编上号码。这样，对分析复杂油路，动作较多的系统特别重要。标油液流经路线时要分清主油路和控制油路。对主油路，应从液压泵开始写，⼀直写到执⾏元件，这就构成了进油路线；然后再从执⾏元件回油泄到油箱（闭式系统回到液压泵）。

这样分析⽬标明确，不易混乱。在分析各种状态时，要特别注意系统从⼀种⼯作状态转换到另⼀种⼯作状态，是由哪些元件发出的信号，使哪些控制元件动作，从⽽改变哪个通路状态，达到何种状态的转换。在阅读时还要注意，主油路和控制油路是否有⽭盾，是否相互⼲扰等。在分析各个动作油路的基础上，列出电磁铁和其它转换元件动作顺序表。3、液压系统图阅读⽰例

现⽤图7.1.1来说明液压传动系统的⼯作原理：当电动机带动油泵运转时，油泵从油箱经滤油器吸油，并从其排油⼝排油，也就是把经过油泵获得了液压能的油液排⼈液压系统。

图7.1.1液压系统原理图

在图⽰状态，即换向阀⼿把位于中位时，油泵排出的油液经排油管—节流阀—换向阀P⼝—换向阀O⼝—回油箱。

如果把换向阀⼿把推向左位，则该阀阀芯把P、A两⼝沟通，同时，B、O两⼝也被沟通，油泵排出的油液经P⼝—A⼝—液压缸上腔；同时，液压缸下腔的油液—B⼝—O⼝—回油箱，这样液压油缸上腔进油，下腔回油，活塞在上腔油压的作⽤下带动活塞杆⼀起向下运动。当活塞向下运⾏到液压油缸下端极限位置时，运⾏停⽌，然后可根据具体⼯作需要或溢流阀保压停⽌，或使活塞杆返回原位。

如果需要活塞杆向上运动返回原位，则应把换向阀⼿把推向右位，这时P⼝、B⼝被阀芯通道沟通，油泵排出的油液经—P⼝—B⼝—液压缸下腔；同时液压缸上腔的油液经—A⼝—O⼝(当换向阀沟通P⼝、B⼝时，也同时沟通了A⼝、O⼝）—回油

箱。这样，液压缸下腔进油，上腔回油，活塞在下腔油压的作⽤下，连同活塞杆⼀起向上运动返回原位，通过操纵换向阀⼿把的左、中、右位置，可以分别实现液压缸活塞杆的伸、停、缩三种运动状态。⼿把不断左右换位，活塞带动活塞杆就不断地作往复直线运动。

系统中的节流阀可⽤来调节液压缸活塞杆运动速度的快慢；溢流阀⽤于稳压和限制系

统压⼒；压⼒表⽤来观测系统压⼒；滤油器⽤于过滤液压泵吸的油；油箱⽤于储油和沉淀油液杂质。（五）、液压伺服系统⼯作原理

液压伺服系统以其响应速度快、负载刚度⼤、控制功率⼤等独特的优点在⼯业控制中得到了⼴泛的应⽤。电液伺服系统通过使⽤电液伺服阀，将⼩功率的电信号转换为⼤功率的液压动⼒，从⽽实现了⼀些重型机械设备的伺服控制。液压伺服系统是使系统的输出量，如位移、速度或⼒等，能⾃动地、快速⽽准确地跟随输⼊量的变化⽽变化，与此同时，输出功率被⼤幅度地放⼤。液压伺服系统的⼯作原理可由图7.1.2来说明。

图7.1.2所⽰为⼀个对风⼒发电机液压变浆距系统进⾏连续控制的电液伺服系统。在轮毂1中，叶⽚2的转⾓θ变化会产⽣节流作⽤⽽起到调节流量Qt的作⽤。叶⽚转动由液压缸上的齿条带动扇形齿轮来实现。这个系统的输⼊量是电位器5的给定值Xi。对应给定值Xi，有⼀定的电压输给放⼤器7，放⼤器将电压信号转换为电流信号加到伺服阀的电磁线圈上，使阀芯相应地产⽣⼀定的开⼝量Xv。阀开⼝Xv使液压油进⼊液压缸上腔，推动液压缸向下移动。液压缸下腔的油液则经伺服阀流回油箱。液压缸的向下移动，使齿轮、齿条带动叶⽚产⽣偏转。同时，液压缸活塞杆也带动电位器6的触点下移。当活塞杆移动量Xp所对应的电压与Xi所对应的电压相等时，两电压之差为零。这时，放⼤器的输出电流亦为零，伺服阀关闭，液压缸带动的叶⽚停在相应Qt的位置。

图7.1.2 液压变浆距的电液伺服系统

在控制系统中，将被控制对象的输出信号回输到系统的输⼊端，并与给定值进⾏⽐较

⽽形成偏差信号以产⽣对被控对象的控制作⽤，这种控制形式称之为反馈控制。反馈信号与给定信号符号相反，即总是形成差值，这种反馈称之为负反馈。⽤负反馈产⽣的偏差信号进⾏调节，是反馈控制的基本特征。在图7.1.2所⽰的实例中，电位器6就是反馈装置，偏差信号就是给定信号电压与反馈信号电压在放⼤器输⼊端产⽣的Δu。⼆、风⼒发电机液压系统的类型

（⼀）、定桨距风⼒发电机组的液压系统

定桨距风⼒发电机组的液压系统实际上是制动系统的执⾏机构，主要⽤来执⾏风⼒发电机组的开关机指令。通常它由两个压⼒保持回路组成，⼀路通过蓄能器供给叶尖扰流器，另⼀路通过蓄能器供给机械刹车机构。这两个回路的⼯作任务是使机组运⾏时制动机构始终保持压⼒。当需要停机时，两回路中的常开电磁阀先后失电，叶尖扰流器⼀路压⼒油被泄回油箱，叶尖动作；稍后，机械刹车⼀路压⼒油进⼊刹车油缸，驱动刹车夹钳，使叶轮停⽌转动。在两个回路中各装有两个压⼒传感器，以指⽰系统压⼒，控制液压泵站补油和确定刹车机构的状态。

1—油箱 2—液压泵 3—电动机 4—精滤油器 5—油位指⽰器 6—溢流阀7—单向阀 8—蓄能器 9—压⼒开关 10—节流阀 11—压⼒表 12—电磁阀（1）13—电磁阀（2） 14—制动夹钳 15—突开阀 16—电磁阀（3）图7.1.3定桨距风⼒发电机组的液压系统

图7.1.3为FD43-600kW 风⼒发电机组的液压系统。由于偏航机构也引⼊了液压回路，它由三个压⼒保持回路组成。图左侧是⽓动刹车压⼒保持回路，压⼒油经油泵2、经滤油器4 进⼊系统。溢流阀6⽤来限制系统最⾼压⼒。开机时电磁阀12-1 接通，压⼒油经单向阀7-2 进⼊蓄能器8-2，并通过单向阀7-3和旋转接头进⼊⽓动刹车油缸。压⼒开关由蓄能器的压⼒控制，当蓄能器压⼒达到设定值时，开关动作，电磁阀12—1关闭。运⾏时，回路压⼒主要由蓄能器保持，通过液压油缸上的钢索拉住叶尖扰流器，使之与叶⽚主体紧密结合。

电磁阀12-2为停机阀，⽤来释放⽓动刹车油缸的液压油，使叶尖扰流器在离⼼⼒作⽤下滑出；突开阀15，⽤于超速保护，当叶轮飞车时，离⼼⼒增⼤，通过活塞的作⽤，使回路内压⼒升⾼；当压⼒达到⼀定值时，突开阀开启，压⼒油泄回油箱。突开阀不受控制系统的指令控制，是独⽴的安全保护装置。

图中间是两个独⽴的⾼速轴制动器回路，通过电磁阀13—1、13-2 分别控制制动器中压⼒油的进出，从⽽控制制动器动作。⼯作压⼒由蓄能器8—1 保持。压⼒开关9—1根据蓄能器的压⼒控制液压泵电动机的停、起。压⼒开关9-3、9-4⽤来指⽰制动器的⼯作状态。

右侧为偏航系统回路，偏航系统有两个⼯作压⼒，分别提供偏航时的阻尼和偏航结束时的制动⼒。⼯作压⼒仍由蓄能器8-1 保持。由于机舱有很⼤的惯性，调向过程必须确保系统的稳定性，此时偏航制动器⽤作阻尼器。⼯作时，4DT 得电，电磁阀16左侧接通，回路压⼒由溢流阀保持，以提供调向系统⾜够的阻尼；调向结束时，4DT失电，电磁阀右侧接通，制动压⼒由蓄能器直接提供。

由于系统的内泄漏、油温的变化、及电磁阀的动作，液压系统的⼯作压⼒实际上始终处于变化的状态之中。其⽓动刹车与机械刹车回路的⼯作压⼒分别如图7.1.4所⽰。

a、空⽓制动压⼒b、机械制动压⼒

①—开机时液压泵启动②—内泄漏引起的③—液压泵重新启动

④—温升引起的压⼒升⾼⑤—电磁阀动作引起的压⼒降⑥—停机时电磁阀打开图7.1.4 ⽓动刹车与机械刹车压⼒图

图中虚线之间为设定的⼯作范围。当压⼒由于温升或压⼒开关失灵超出该范围⼀定值时，会导致突开阀误动作，因此必须对系统压⼒进⾏限制，系统最⾼压⼒由溢流阀调节。⽽当压⼒同样由于压⼒开关失灵或液压泵站故障低于⼯作压⼒下限时，系统设置了低压警告线，以免在紧急状态下，机械刹车中的压⼒不⾜以制动风⼒发电机组。（⼆）、变桨距风⼒发电机组的液压系统

变桨距风⼒发电机组的液压系统与定桨距风⼒发电机组的液压系统很相似，也由两个压⼒保持回路组成。⼀路由蓄能器通过电液⽐例阀供给叶⽚变浆距油缸，另⼀路由蓄能器供给⾼速轴上的机械刹车机构。图7.1.5为VESTASV39 型风⼒发电机组液压系统。

图7.1.5变桨距风⼒发电机组液压系统

1—油箱 2—油位开关 3—空⽓滤清器 4—温度传感器 5—液压泵 6—联轴器 7—电动机8—主模块 9—压⼒测试⼝ 10—滤清器 11—单向阀 12压⼒传感器 13—溢流阀14—压⼒表 15—压⼒表接⼝ 16—蓄能器 17—节流阀 18—可调节流阀 19—电磁阀20—⽐例阀 21—电磁阀 22—减压阀 23—压⼒开关 24—先导⽌回阀1、液压泵站

液压泵站的动⼒源是齿轮泵5，为变距回路和制动器回路所共⽤。液压泵安装在油箱油⾯以下并通过联轴器6，由油箱上部的电动机驱动。泵的流量变化根据负载⽽定。

液压泵由压⼒传感器12的信号控制。当泵停⽌时，系统由蓄能器16保持压⼒。系统的⼯作压⼒设定范围为130—145bar。当压⼒降⾄130bar以下时，泵起动；在145bar时，泵停⽌。在运⾏、暂停和停⽌状态，泵根据压⼒传感器的信号⾃动⼯作，在紧急停机状态，泵将被迅速断路⽽关闭。

压⼒油从泵通过⾼压滤油器10 和单向阀11—1传送到蓄能器16。滤油器上装有旁通阀和污染指⽰器，它在旁通阀打开前起作⽤。阀11—1在泵停⽌时阻⽌回流。紧跟在滤油器外⾯，先后有⼆个压⼒表连接器（M1 和M2），它们⽤于测量泵的压⼒或滤油器两端的压⼒降。测量时将各测量点的连接器通过软管与连接器M8 上的压⼒表14 接通。溢流阀13—1是防⽌泵在系统压⼒超过145bar 时继续泵油进⼊系统的安全阀。在蓄能器16 因外部加热情况下，溢流阀13—1 会限制⽓压及油压升⾼。节流阀18—1⽤于抑制蓄能器预压⼒并在系统维修时，释放来⾃蓄能器16—1 的压⼒油。

油箱上装有油位开关2，以防油溢出或泵在⽆油情况下运转。

油箱内的油温由装在油池内的PT100传感器测得，出线盒装在油箱上部。油温过⾼时会导致报警，以免在⾼温下泵的磨损，延长密封的使⽤寿命。2、变浆控制

液压变桨距控制机构属于电液伺服系统，变桨距液压执⾏机构是桨叶通过机械连杆机构与液压缸相连接,节距⾓的变化同液压

缸位移基本成正⽐。

变浆控制系统的节距控制是通过⽐例阀来实现的。在图7.1.5中，控制器根据功率或转速信号给出⼀个（－10-＋10）V 的控制电压，通过⽐例阀控制器转换成⼀定范围的电流信号，控制⽐例阀输出流量的⽅向和⼤⼩。点划线内是带控制放⼤器的⽐例阀，设有内部LVDT反馈。变距油缸按⽐例阀输出的⽅向和流量操纵叶⽚节距在－5°～88°之间运动。为了提⾼整个变距系统的动态性能，在变距油缸上也设有LVDT位置传感器。

在⽐例阀⾄油箱的回路上装有1bar单向阀11-4。该单向阀确保⽐例阀T-⼝上总是保持1bar压⼒，避免⽐例阀阻尼室内的阻尼“消失”导到该阀不稳定⽽产⽣振动。

⽐例阀上的红⾊LED（发光⼆极管）指⽰LVDT 故障，LVDT输出信号是⽐例阀上滑阀位置的测量值，控制电压和LVDT信号相互间的关系，如图7.1.6所⽰。

图7.1.6 节距控制⽰意图

变距速度由控制器计算给出，以0°为参考中⼼点。控制电压和变距速率的关系如图7.1.7所⽰。

图7.1.7 变距速率、位置反馈信号与控制电压的关系3、液压系统在运转缓停时的⼯作情况

电磁阀19-1 和19-2（紧急顺桨阀）通电后，使⽐例阀上的P⼝得到来⾃泵和蓄能器16—1压⼒。节距油缸的左端（前端）与⽐例阀的A⼝相连。

电磁阀21—1 通电后，从⽽使先导管路（虚线）增加压⼒。先导⽌回阀24 装在变距油缸后端靠先导压⼒打开以允许活塞双向⾃由流动。

把⽐例阀20 通电到“直接”（P-A，B-T )）时，压⼒油即通过单向阀11-2和电磁阀19-2 传送P-A 到缸筒的前端。活塞向右移动，相应的叶⽚节距向－5°⽅向调节，油从油缸右端（后端）通过先导⽌回阀24 和⽐例阀（B ⼝⾄T ⼝）回流到油箱。把⽐例阀通电到“跨接”（P-B，A-T）时，压⼒油通过⽌回阀传送P-B进⼊油缸后端，活塞向左移动，相应的叶⽚节距向＋88°⽅向调节，油从油缸左端（前端）通过电磁阀19-2 和单向阀11-3 回流到压⼒管路。由于右端活塞⾯积⼤于左端活塞⾯积，使活塞右端压⼒⾼于左端的压⼒，从⽽能使活塞向前移动。4、液压系统在停机/ 紧急停机时的⼯作情况

停机指令发出后，电磁阀19—1 和19-2 断电，油从蓄能器16-1通过阀19-1和节流阀17—1及阀24 传送到油缸后端。缸筒的前端通过阀19-2 和节流阀17-2 排放到油箱，叶⽚变距到＋88°机械端点⽽不受来⾃⽐例阀的影响。

电磁阀21-1断电时，先导管路压⼒油排放到油箱；先导⽌回阀24 不再保持在双向打开位置，但仍然保持⽌回阀的作⽤，只允许压⼒油流进缸筒。从⽽使来⾃风的变浆⼒不能从油缸左端⽅向移动活塞，避免向－5°的⽅向调节叶⽚节距。在停机状态，液压泵继续⾃动停/ 起运转。顺桨由部分来⾃蓄能器16-1，部分直接

来⾃泵5 的压⼒油来完成。在紧急停机位时，泵很快断开，顺桨只由来⾃蓄能器16-1 的压⼒油来完成。为了防⽌在紧急停机时，蓄能器内油量不够变距油缸⼀个⾏程，紧急顺桨将由来⾃风的⾃变浆⼒完成。油缸右端将由两部分液压油来填补：⼀部分来油缸左端通过电磁阀19—2、节流阀17-2、单向阀11-5 和24 的重复循环油；另⼀部分油来⾃油箱通过吸油管路及单向阀11-5和24。

紧急顺桨的速度由⼆个节流阀17-1和17-2控制并限制到约9°/s。5、制动机构

制动系统由泵系统通过减压阀22 供给压⼒源。

蓄能器16-2是确保能在蓄能器16-1或泵没有压⼒的情况下也能⼯作。

可调节流阀18-2 ⽤于抑制蓄能器16-2的预充压⼒或在维修制动系统时，⽤于来⾃释放的油。压⼒开关23-1 是常闭的，当蓄能器16-2上的压⼒降低于15bar时打开报警。压⼒开关23-2 ⽤于检查制动压⼒上升，包括在制动器动作时。

溢流阀13-2 防⽌制动系统在减压阀22 误动作或在蓄能器16-2受外部加热时，压⼒过⾼（23bar）。过⾼的压⼒即过⾼的制动

转矩，会造成对传动系统的严重损坏。

液压系统在制动器⼀侧装有球阀，以便螺杆活塞泵在液压系统不能加压时，⽤于制动风⼒发电机组。打开球阀、旋上活塞泵，制动卡钳将被加压，单向阀17-7 阻⽌回流油向蓄能器16-2⽅向流动。要防⽌在电磁阀21-2通电时加压，这时制动系统的压⼒油经电磁阀排回油箱，加不上来⾃螺杆活塞泵的压⼒。在任何⼀次使⽤螺杆泵以后，球阀必须关闭。①、运⾏/暂停/ 停机

开机指令发出后，电磁阀21-2通电，制动卡钳排油到油箱，刹车因此⽽被释放。暂停期间保持运⾏时的状态。停机指令发出后，电磁阀21-2 失电，来⾃蓄能器16-2的和减压阀22压⼒油可通过电磁阀21-2 的3⼝进⼊制动器油缸，实现停机时的制动。②、紧急停机

电磁阀21-2失电，蓄能器16-2将压⼒油通过电磁阀21-2 进⼊制动卡钳油缸。制动油缸的速度由节流阀17-4 控制。8.2 风⼒发电机对液压系统及零部件的要求⼀、风⼒发电机对液压系统的基本要求

风⼒发电机液压系统的设计应满⾜⼀些基本要求：⼯作原理简单、易⾏、完善，节能、

⾼效，成本低廉；⼯作安全可靠；运⾏正常，维护⽅便；噪声⼩、⽆渗漏，满⾜设计寿命⼤于20年的要求。（⼀）、液压系统的设计条件

液压⾏业是机械⼯业中⼗分成熟的⾏业，具有专业化⽣产的优势，所以风⼒发电机的液压系统都是由风⼒发电机总装⼚进⾏设计，委托液压件⼚⽣产制造零部件，在风机总装时进⾏液压系统的安装。在与液压件⼚的技术协议或设计任务书中必须明确以下内容：

1、风⼒发电机组的额定功率；

2、风⼒发电机组的结构形式及⼯作⽅式系统⼯作的环境温度等级（⾼温：—25℃～50℃；常温：—20℃～40℃；低温：—30℃～40℃）、湿度及其变化范围；

3、对于⾼温和易燃环境、外界扰动（如冲击、振动等）、⾼海拔（1000⽶以上）、严寒地区以及⾼精度、⾼可靠性等特殊情况下的系统设计、制造及使⽤要求；

4、液压执⾏元件、液压泵站、液压阀台及其它液压装置的安装位置；

5、液压执⾏机构的性能、运动参数、安装⽅式和有关特殊要求（如保压、泄压、同步精度及动态特性等）；6、操作系统的⾃动化程度和连锁要求；7、系统使⽤⼯作油的种类；8、明确⽤户电⽹参数。（⼆）、液压系统的设计原则

液压系统的设计和结构应满⾜有关标准的要求，并应考虑下列因素：

1、元件（泵、管路、阀门、液压缸）的尺⼨应适当，以保证其所需的反应时间、动作速度、作⽤⼒；运⾏期间，液压组件中的压⼒波动可能导致的疲劳破坏；

2、控制功能与安全系统应能完全分离；液压系统应设计在⽆压⼒或液压失效情况下，系统仍能处于安全状态；

3、液压缸（如：风轮制动机构、叶⽚变浆距机构、偏航制动机构等）仅在具有压⼒时才能实现其安全功能，液压系统应设计成在动⼒供给失效后能使机组保持在安全状态的时间不少于5天；

4、机组设计应满⾜运⾏⽓候条件（油/液体粘度、可能的冷却、加热等）；

5、泄露不应对其功能产⽣有害影响。如出现泄露应能进⾏监控，并对风⼒发电机组进⾏相应的控制；6、如液压缸在液压动作下沿两个⽅向移动，应设计成“液压加载”式；

7、布置管路时，应考虑组件间的相互运动和由此产⽣的作⽤于管⼦上的动应⼒。（三）、液压系统的节能安全要求

1、设计液压系统时，应考虑系统效率（应选⽤节能元件、节能回路等），使系统的发热减⾄最⼩程度。

2、系统设计应考虑各种可能发⽣的事故。系统的功能设置，元件的选择、应⽤、配置和调节等，应⾸先考虑⼈员的安全和事故发⽣时设备损坏最⼩；系统应有过压保护装置。

3、液压系统设计与调整，应使冲击⼒最⼩。冲击⼒不致影响设备正常⼯作和引起危险。4、液压元件的使⽤应符合相应的实⽤特性、技术参数和性能的要求。

5、液压元件的安装位置应能安全⽅便的进⾏操作和调整，液压元件的操作和调整应符合制造⼚的规定。6、液压系统设计应符合GB/T5083有关安全、卫⽣的规定。⼆、风⼒发电机液压系统的主要组成部分

风⼒发电机液压系统由液压件⼚根据风⼒发电机总装⼚的订货要求设计⽣产。其供货组件有液压泵站（包括油箱、油泵、变浆控制块、安全浆距控制块、⼀些标准液压控制阀）、蓄能器、油缸、控制箱等。这些液压零部件在风⼒发电机总装⼚进⾏总装时，安装在各⾃规定的位置，然后进⾏配管作业，⽤液压管路把它们连接起来组成系统。

变浆控制块和安全浆距控制块是液压件⼚根据风⼒发电机组液压系统的的特点，专门为风⼒发电机液压系统设计制造的液压控制器件。变浆控制块和安全浆距控制块上集成了多个不同种类的液压控制阀和联通管路，油路联通是采⽤油路块实现的，各种液压阀安装在油路块上；因此具有体积⼩、占地⾯积⼩、可靠性⾼、对外连接管路少、现场安装⼯作量少的优点。⽬前专⽤机械设备的液压系统普遍采⽤控制模块集成的⽅式。

风⼒发电机组液压系统的液压泵站是以⼀个部件来供货的，液压控制模块⼀般安装在液压泵站的顶部，由液压管路将受控的油流输送到执⾏部件变浆距液压缸、钳盘式制动器的柱塞等。三、风⼒发电机组液压系统的技术要求（⼀）、⼯作温度

1、液压系统的⼯作油温度范围应满⾜元件及油液的使⽤要求。

2、为保证正常的⼯作温度，应根据使⽤条件设置热交换装置或提⾼油箱⾃⾝热交换能⼒。将其温度控制在规定要求范围内。⼀般情况下，液压泵的吸⼊⼝油温不得超过60℃，在规定的最低温度时，系统应能正常⼯作。（⼆）、管路流速与噪声

系统⾦属管路的油液流速推荐值见表7.2.1。表7.2.1 系统⾦属管路的油液流速推荐值

设计系统时应考虑采取降低噪声的措施，系统噪声应符合有关标准的规定。（三）、⽤于液压系统的材料应考虑以下要求：

1、传递功率的液压元件所⽤材料应能承受预期的动载荷。

2、导管应采⽤⽆缝钢管或纵向焊接钢管，并应符合GB/T8162和GB/T3091的要求。软管应采⽤符合有关规定的⾼压软管，亦可⽤作柔性管路连接件。

3、允许采⽤经试验证明能保证密封并能承受产⽣的动载荷的管螺纹连接件。（四）铸件、锻件、焊接件和管件的质量

1、⾦属材料牌号应符合图纸规定。⾦属材料的化学成分、⼒学性能应符合相应材料标准的规定。2、铸件应符合GB/T6414的要求；锻件应符合GB/T12362的要求；焊接件应符合GB/T985的要求。3、焊接件⽑坯、管件应符合下列要求：

①、焊接件坯料（板材、型材等）的⾦属表⾯锈蚀程度不得低于B级，液压⽤管件的⾦属表⾯锈蚀程度不得低于A级。②、焊接坯料及管件应除锈，除锈后应及时焊接并焊后进⾏防腐处理。③、焊接坯料的成型形状公差应符合相应标准的规定。

④、焊接坯料下料的断⾯表⾯粗糙度应不⼤于25微⽶。

⑤、焊接坯料端⾯不得有挤起形状，端⾯应平齐，与管⼦轴线的垂直度公差为管⼦外径的1％。⑥、焊接坯料及管件的焊接坡⼝应机加⼯，且符合GB/T985的规定。

⑦、对不影响使⽤和外观的铸件、锻件缺陷，在保证使⽤质量的条件下，允许按有关标准和规定进⾏焊补。(五)、液压油1、液压油的基本要求

对于所选⽤的液压油，设计系统时应考虑系统中规定使⽤液压油的品种、特性参数与下列物质的相适应性。①、系统中与液压油相接触的⾦属材料、密封件和⾮⾦属材料；

②、保护性涂层材料以及其它会与系统发⽣关系的液体等，如油漆、处理液、防锈漆以及维修油液；③、与溢出或泄漏的液压油相接触的材料，如电缆、电线等。2、油液使⽤过程中的注意事项

系统中液压油的使⽤应符合GB/T7631.2的规定和有关油品专业⼚家的规定，且考虑温度，压⼒使⽤范围及其特殊性。①、在系统规定的油液温度范围内，所选⽤的油液的粘度范围应符合元件的使⽤条件。

②、不同类型液压油不应互相调和，不同制造商的相同牌号液压油，也不能混合使⽤。若要混合使⽤时，应进⾏⼩样混合试验，检查是否有物理变化和化学变化。必要时与油品制造⼚协商认定。

③、在使⽤过程中，应对液压油理化性能指标（如粘度、酸值、⽔分等）和清洁度进⾏定期检验，确定液压油是否可继续使⽤。如不符合质量要求时，应全部更换。⼀般三个⽉检查⼀次，最长不能超过六个⽉。

④、液压油的供应商应向使⽤者提供使⽤液压油时的⼈员劳动卫⽣要求、使⽤及操作说明、失⽕时产⽣的毒⽓和窒息的危险及废液处理问题等⽅⾯的资料。（六）、液压设备标志设置要求

液压装置上的标志应醒⽬、清楚、持久、规整。标志的打印、喷涂、粘贴及装订位置不得因更换元件后⽽失去标志。1、压⼒管路、回油管路、泄油管路的主管路应分别以“P”、“O”、“L”字样标志。连接液压执⾏元件的管路应标⽰管路代号。2、液压系统中元件接⼝应按元件⼚家规定的标⽰代号。

3、液压操作装置（如⼿动、脚踏、电控阀及组件等）、压⼒表等部件应标⽰作⽤功能标志。

4、液压装置主管路（如压⼒管路、回油管路、泄油管路等）的出⼝连接处，涂覆100㎜宽的⾊环⾯漆，⽤以表⽰不同类别功能的管路。⾊泽应符合设计要求规定。⾮液压装置上的主管路外表⾯涂漆，⾊泽与⾊环⾊泽对应、相同。5、液压装置上接线盒接线应标⽰线号。

6、液压装置应标⽰产品铭牌，外购件应附带铭牌。7、液压泵应标⽰泵轴旋转⽅向标志。（七）、涂装

1、液压系统的涂装应符合下列要求：涂装材料应适应于⼯作油液及环境。

涂装材料的质量应符合化⼯⾏业或所选产品的产品标准规定。涂装⽅法和步骤应符合有关标准和⼯艺规范规定。涂装厚度、附着⼒等参数应符合有关标准规定。2、涂装着⾊要求

油箱内壁宜使⽤奶油⾊等浅颜⾊。

整个液压装置之外表⾯涂⾊应⼀致（包括液压装置上的管路），且⾊泽符合⽤户提供的⾊板要求。

液压装置上的主管路及⾮液压装置上的主管路的涂漆⾊泽要求，应符合液压设备标志设置要求第四款规定。四、对液压执⾏元件的要求

液压执⾏元件的安装底座应具有⾜够的刚性，以保证执⾏机构正常⼯作。（⼀）、液压缸

1、设计或选⽤液压缸时，应对其⾏程、负载和装配条件加以充分考虑，以防活塞杆在外伸情况时产⽣不正常的弯曲。2、液压缸的安装应符合设计图样号制造商的规定。

3、安装液压缸时，如果结构允许，进出油⼝的位置应在最上⾯。应装成使其能⾃动放⽓或装有⽅便的放⽓阀。（⼆）、液压马达

1、液压马达与被驱动装置之间的联轴器形式及安装应符合制造商的规定。2、外露的旋转轴和联轴器应有防护罩。

3、在使⽤液压马达时，应考虑它的启动⼒矩、失速⼒矩、负载变化以及低速特性等因素的影响。五、液压泵装置要求

1、液压泵与原动机之间的联轴器的形式及安装应符合制造商的规定。2、外露的旋转轴和联轴器应有防护罩。

3、液压泵与原动机的安装底座应具有⾜够的刚性，以保证运转时始终同轴。

4、液压泵的进油管路应短⽽直，避免拐弯增多、端⾯突变。在规定的油液粘度范围内，应使泵的进油压⼒和其它条件符合泵制造⼚的规定。

5、液压泵进油管路密封应可靠，不得吸⼊空⽓。

6、⾼压、⼤流量的液压泵制造宜采⽤：泵的进油⼝设置橡胶弹性补偿接管；泵的出油⼝连接⾼压软管；泵装置底座设置弹性减震垫。六、油箱装置要求

油箱材料⼀般应采⽤碳素钢板加⼯，重要的特殊油箱可采⽤不锈钢板加⼯。（⼀）、油箱的设计应符合下列要求：1、油箱的公称容量应符合JB/T7938的规定；

2、在系统正常⼯作下，特别是系统没有安装冷却器时，应能充分散发液压油中的热量；3、具有较慢的循环速度应便于析出混⼊油液中的空⽓和沉淀油液中较重的杂质；

4、油箱的回油⼝与泵的进油⼝应远离，可⽤挡流板或其它措施进⾏隔离，但不能妨碍油箱的清洗；5、在正常情况下，应能容纳从系统中流来的液压油。（⼆）、油箱结构应符合下列要求

1、油箱应有⾜够的强度、刚度，以免装上各类组件和灌油后发⽣较⼤变形；

2、油箱应⾼于安装⾯150㎜以上，以便搬运、放油和散热；油箱应有⾜够的⽀撑⾯积，以便在装配和安装时使⽤垫⽚和楔块等进⾏调整。

3、油箱内应保持平整，少装结构件，以便清理内部污垢，油箱底部的形状应能将液压油放净，并在底部设置放油⼝；4、为清洗油箱应配置⼀个或⼀个以上的⼿孔或⼈孔；油箱盖、侧壁上的⼿孔、⼈孔以及安装其他组件的孔⼝或基板位置应焊装凸台法兰。

5、可拆卸的盖板，其结构应能阻⽌杂质进⼊油箱；6、穿过油箱壁板的管⼦均应有效密封。（三）、油箱附件的要求

1、重要油箱应设置油液扩散器和消泡装置。

2、开式油箱顶部应设置空⽓滤清器以及注油器。空⽓滤清器的过滤精度应与系统精度要求相符合。空⽓滤清器的最⼤压⼒损失应不影响液压系统的正常⼯作。

3、油箱应设置液位计，其位置应设置在液压泵的⼊⼝附近⽤以显⽰液⾯位置。重要油箱应加设液位开关，⽤以油箱⾼低限液位的监测与警⽰。

4、油箱应设置油液温度计及油量检测元件，以便⽬视监测油液温度。

5、压⼒式隔离型油箱应装低压报警器，压⼒式充⽓型油箱应设置⽓油安全阀和压⼒表及压⼒警⽰器。七、其它辅件的要求（⼀）、热交换器

系统应根据使⽤要求设置加热器和冷却器，且应符合下列基本要求：1、加热器的表⾯耗散功率不得超过1.7W/c㎡。

2、安装在油箱上的加热器的位置应低于油箱低极限液⾯位置。3、使⽤热交换器时，应有液压油和冷却（或加热）介质的测温点。

4、使⽤热交换器时，可采⽤⾃动控温装置，以保持液压油的温度在正常温度范围内。

5、⽤户应使⽤制造商规定的冷却介质或⽔。如⽔源很不卫⽣、⽔质有腐蚀性、⽔量不⾜，应向制造商提出。6、采⽤空⽓冷却器时，以防⽌进排⽓通路被遮蔽或堵塞。（⼆）、滤油器

1、为了消除液压油中的有害杂质，系统应装有滤油器，滤油器的过滤精度应符合元件及系统的使⽤要求。2、在滤油器需要清洗和更换滤芯时，系统应有明确指⽰。

3、在⽤户特别提出系统不停车⽽能更换滤芯时，应满⾜⽤户要求。

4、液压泵的进油⼝根据使⽤要求可设置吸油滤油器，宜使⽤⽹式旁通型。吸油滤油器的容量选择与安装泵进⼝压⼒应符合泵制造⼚的规定。