淺析風電機組液壓系統泄油路故障原因及解決方案

　　然而，實際運維工作發現本應被引導流回油箱的滲漏液壓油，卻意外自偏航制動器活塞中溢出。液壓油自偏航制動器上側活塞中溢出后，滴落在剎車盤上，對偏航摩擦副（摩擦片與剎車盤）的摩擦環境造成污染，導致偏航摩擦副的摩擦系數不再均勻一致，摩擦性能不再平穩，出現較大振動與噪聲；摩擦片的摩擦材料由于采用了樹脂基的復合材料，易受油脂侵入而變性，磨損率大幅上升，摩擦片的工作壽命快速下降，超出風電機組的定檢維護周期，如果未及時發現就會導致剎車盤被摩擦片背板磨損的嚴重事故。偏航制動器摩擦片被油脂污染的情況如圖三所示。 　　液壓油逆向流動故障的原因分析
　　依據前一節所介紹的液壓油泄油回路的工作原理可知，如果偏航制動器密封結構的密封圈失效，會造成液壓油大量泄露，進而液壓系統壓力快速下降，而現場實際遇到的情況并未出現大量油脂泄露，系統壓力也沒有發生明顯變化。因此，導致液壓油滲漏的直接原因是防塵圈與密封圈之間的壓力超出防塵圈的承受范圍。防塵圈與密封圈之間的壓力是由連接偏航制動器與油箱的回油管中的液壓油導致的，該壓力計算如式（1）。
　　P=tgh（1）
　　式中，ρ為液壓油密度，800kg/m³；
　　g 為重力加速度，9.85m/s²；
　　h 為油箱與偏航制動器之間的高程差，按3m 計。
　　由式（1）計算可得，液壓油造成的壓力為23640Pa，并且油箱應與大氣連通，內部無負壓，而防塵圈可承受的最小壓力為50000Pa，所以理論上偏航制動器滲漏的液壓油應回流到油箱中。
　　經過調查研究，分析得出導致泄油回路滲漏的可能原因包括以下三個方面：
　　（1）防塵圈失效；
　　（2）油箱內部存在負壓；
　　（3）液壓閥塊上的泄油路通道與泄壓油路連通。
　　經試驗驗證，原因（1）與實際情況不符，原因（2）的條件不成立。因此初步判定泄油回路滲漏的原因為閥塊中的泄油路與泄壓油路或其他存在壓力的油路連通，使得泄油路末端出現額外壓力，造成泄油回路的液壓油滲漏。
　　針對故障的優化解決方案
　　針對風電機組液壓系統泄油回路的設計問題，目前較為常見的方案有兩種：回油管方案與集油瓶方案。圖一所示的泄油回路使用的即是回油管方案，該方案的使用缺陷在第一節中已經進行了詳細介紹，此處不再贅述。
　　集油瓶方案是指，將集油瓶直接連接到偏航制動器的泄油口上，集油瓶用于收集偏航制動器密封圈溢出的液壓油，集油瓶的底部有與外部空氣連通的呼吸口，確保液壓油能夠順暢流入集油瓶。該方案目前在風電機組中也被普遍采用，其優勢是結構簡單、維護方便，有效避免液壓油逆向流動等。但是實際工作過程中，該方案存在無法容納大量液壓油泄漏，導致風電機組內部嚴重污染的嚴重后果。
　　為了解決回油管方案液壓油逆向流動的問題，并解決集油瓶方案的泄漏油液容納能力不足的缺陷，需要對這兩個方案進行優化改進，同時還需保留兩方案現有的優點。經過反復試驗研究，將現有兩方案有機結合，已初步形成一個去蕪存菁的優化方案。優化解決方案是保留回油管方案中的回油管路，將一種特制的集油瓶連接到與液壓站泄油路接口連通的偏航制動器，特制集油瓶的端蓋上除了常見的接口外，另外增加一個通過回油管與主軸制動器的回油管會合后，一起連接到液壓站泄油路接口，如圖四所示。 　　該方案既保留了回油管方案可將滲漏液壓油回收再利用的節能環保優勢，又將傳統集油瓶方案的液壓油容納能力不足的弊端予以消除。該方案中特制集油瓶有一個與外界連通的呼吸口，確保瓶內壓力與大氣壓相等，從而解決偏航制動器泄油口壓力高于防塵圈壓力上限導致的液壓油泄漏問題。
　　結論
　　綜上所述，面對風電機組日常維護過程中遇到的液壓系統故障問題，為了確保機組的發電量與可利用率達標，并提升機組整體性能，必須從根本上解決維護過程中經常遇到的液壓系統故障問題。本文以液壓油的逆向流動問題為切入點，分析介紹了故障的嚴重危害與發生原因，并依據現有的泄油路解決方案，提煉出針對液壓油逆向流動的初步解決方案。希望借此拋磚引玉，能夠為風電機組液壓系統工作性能的提升工作提供參考。