浅谈液压油对风力发电机组液压系统的影响

杜成荣 广林 徐宏

摘  要：液压油的性能对液压系统低起着至关重要的作用，针对于风力发电机组特殊的工作环境对液压油的性能有一些特殊的要求，本文通过结合现场发生的液压油相关故障与实验室的相关试验的结果，对风力发电机组液压油的选用和相关设计提供参考。

关键词：风力发电;液压系统;液压油;粘度指数

引言

风力发电机组液压系统主要服务对象有偏航刹车装置、主轴刹车装置、风轮锁装置和变桨装置，这些装置控制着风力发电机组的偏航对风、解缆操作和安全维护等。随着风力发电机组大型化，液压系统在风力发电机组中的重要性越来越高，液压系统的性能影响着风力发电机组的安全高效运行。液压油作为液压系统的“血液”，它的性能直接影响液压系统的正常工作。风力发电机组安装地点常在高山、荒原和海上等容易出现极端天气的地方，对液压油的性能要求会很高，特别是液压油粘度随温度变化的特性，也称粘度指数。液压油的粘度一般随着温度的升高会变小，随温度的降低会变大，国际上一般采用40℃时的运动粘度作为参考值。

1 液压油的选用

液压油的选用与系统工作压力、油泵的类型、工作温度和工作状态等有关，风力发电机液压系统属于特殊液压设备，它的液压油选用还要参考风机的安装地区、安装季节等。风力发电机液压系统一般选用高耐磨性、高抗氧化性、高抗乳化性以及高粘度指数。

2 液压油的低温性能

液压油的低温性能主要受到液压油粘度指数的影响，液压油的粘度指数表示油品粘度随温度变化的程度。粘度指数越高，油品粘度受温度的影响越小，反之则越大。风力发电机的工作环境温度可能会达到-20℃以下，对液压油的低温特性要求非常高，此时普通的常温液压油已经无法正常工作，如果继续使用可能会导致液压系统元件的损坏，严重时会导致液压油泵的损坏。

风力发电机的液压系统一般要求能够在-30℃时能够正常工作，生存温度在-40℃，因此必须要保证液压油在-30℃时液压油运动粘度满足使用要求。液压油标号中HV和HS代表的是低温液压油，而它们的适用温度又有所区别。HV油适用于-15℃以上露天使用液压系统，HS油适用于-25℃以上的露天使用液压系统，具体的极限使用温度还要结合液压油泵的参数来商定。风力发电机液压系统是在顶部机舱内部，加上齿轮箱运行时的温度，机舱内平均温度可能会与外界温度相差5℃左右。

3 液压泵对液压油粘度的要求

液压泵是液压系统中对液压油粘度反应最敏感的元件，不同油泵由于結构形式的不同对液压油粘度的要求也有所差别，在选择液压油时取决于液压泵的类型、工作压力、启动温度、工作温度及环境温度等。每种液压泵都会有规定的液压油粘度范围（见表1）。

选择液压油时也要看注意不同种类液压泵工作时的最大吸入粘度和最低许用粘度。液压泵允许的最大吸入粘度是由长期停置后系统的启动温度和泵的类型所限定的，同时还受吸油管尺寸、吸油高度、吸油滤芯等产生的阻力限制。风力发电机液压系统可能会长时间低温（不排除有-30℃）停置，此时如果液压油的粘度过大将会导致液压系统的建压故障，甚至可能会建不了压。

液压油的最低许用粘度是为了在温度升高后，液压油运动粘度下降，当运动粘度下降到超过允许范围，就可能会造成液压泵磨损过大，另一方面运动运动粘度过小也会导致液压泵内泄漏增加，减小液压泵的容积效率。

为此我们做了一次验证试验，验证油液、温度对风电液压系统建压和泄压时间的影响。环境温度为-30℃，液压油选择超低温液压油。

方法：测试使用一台刹车液压站，并连接10组制动器进行测试，整台液压站放在高低温试验箱内，试验共测试5个温度下的响应特性曲线，温度分别为：-30℃、-20℃、-10℃、0℃、10℃。

测试数据来自两个压力传感器，分别安装再系统压力测试点和偏航压力测试点，采集设备每100ms采集一个压力数据，得到一下测试数据：

1）电磁阀得电，记录和采集偏航回路的压力从160bar降到5bar的时间数据和曲线;

2）电磁阀得电，记录和采集偏航回路的压力从5bar升到160bar的时间数据和曲线。

试验结果满足系统对建压泄压时间要求，可以放心使用。

4 结论

（1）风力发电机液压系统属于特种设备，在对液压油选型时需考虑全面，兼顾各种要求。

（2）液压油的选型需根据液压系统的液压泵类型来合理选用。

（3）液压油的粘度指数对液压油的低温性能有很大影响，风力发电机液压系统在设计时应考虑到低温环境带来的液压油粘度变化对系统正常运行造成的影响。

（4）风力发电机低温型的液压油建议选用HS标号的超低温液压油。

参考文献：

[1]刘冰.浅谈工程机械液压油的选用[J].科技视界，2012（08）：136.

[2]高佑芳.高低温环境对液压油的影响[J].润滑与密封，2003（06）： 111-112.

[3]姜继海，张冬泉.40℃参考温度时的液压油粘温关系图表[J].润滑与密封，1997（05）：60-59.

[4]朱玉强，郝文超，崔静波.液压油的分类及选用[J].科技资讯，2011（14）： 81.

[5]陈强.液压油的粘度、粘度指数及其选择[J].建设机械技术与管理，2008（05）：123-127.

作者简介：

杜成荣（1984-），男，汉族，本科，浙江杭州人，中级工程师，研究方向：风力发电液压系统设计与维护。