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液压油逆向流动故障的缘由分析依据前一节所介绍的液压油泄油回路的工作原理可知,如果偏航制动器密封结构的密封圈失效,会造成液压油大量泄露,进而液压系统压力迅速下降,而现场实际遇到的情况并未出现大量油脂泄露,系统压力也没发生明显变化。因此,导致液压油渗漏的直接原因是防尘圈与密封圈之间的压力超出防尘圈的承受范围。防尘圈与密封圈之间的压力是由连接偏航制动器与油箱的回油管中的液压油导致的,该压力计算如式(1)。
由式(1)计算可得,液压油造成的压力为23640Pa,并且油箱应与大气连通,内部无负压,而防尘圈可承受的最小压力为50000Pa,所以理论上偏航制动器渗漏的液压油应回流到油箱中。
经试验验证,原因(1)与真实的情况不符,原因(2)的条件不成立。因此初步判定泄油回路渗漏的原因为阀块中的泄油路与泄压油路或其他存在压力的油路连通,使得泄油路末端出现额外压力,造成泄油回路的液压油渗漏。
针对故障的优化解决方案针对机组液压系统泄油回路的设计问题,目前较为常见的方案有两种:回油管方案与集油瓶方案。图一所示的泄油回路使用的即是回油管方案,该方案的使用缺陷在第一节中已经进行了详细介绍,此处不再赘述。
集油瓶方案是指,将集油瓶直接连接到偏航制动器的泄油口上,集油瓶用于收集偏航制动器密封圈溢出的液压油,集油瓶的底部有与外部空气连通的呼吸口,确保液压油能够顺畅流入集油瓶。该方案目前在风电机组中也被普遍采用,其优势是结构相对比较简单、维护方便,有很大成效避免液压油逆向流动等。但是实际工作过程中,该方案存在无法容纳大量液压油泄漏,导致风电机组内部严重污染的严重后果。
为了解决回油管方案液压油逆向流动的问题,并解决集油瓶方案的泄漏油液容纳能力不够的缺陷,需要对这两个方案进行优化改进,同时还需保留两方案现有的优点。经过反复试验研究,将现有两方案有机结合,已初步形成一个去芜存菁的优化方案。优化解决方案是保留回油管方案中的回油管路,将一种特制的集油瓶连接到与液压站泄油路接口连通的偏航制动器,特制集油瓶的端盖上除了常见的接口外,另外增加一个通过回油管与主轴制动器的回油管会合后,一起连接到液压站泄油路接口,如图三所示。
该方案既保留了回油管方案可将渗漏液压油回收再利用的节能环保优势,又将传统集油瓶方案的液压油容纳能力不够的弊端予以消除。该方案中特制集油瓶有一个与外界连通的呼吸口,确保瓶内压力与大气压相等,从而解决偏航制动器泄油口压力高于防尘圈压力上限导致的液压油泄漏问题。
综上所述,面对风电机组日常维护过程中遇到的液压系统故障问题,为了确认和保证机组的发电量与可利用率达标,并提升机组整体性能,必须从根本上解决维护过程中经常遇到的液压系统故障问题。本文以液压油的逆向流动问题为切入点,分析介绍了故障的严重危害与发生原因,并依据现有的泄油路解决方案,提炼出针对液压油逆向流动的初步解决方案。
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