淺析液壓制動系統運行維護的常見故障及處理方法

　　1.液壓制動系統的常見故障

　　風電機組的液壓系統驅動主軸制動系統與偏航制動系統，為機組的維護檢修和可靠運行提供保障，所以將三者合為液壓制動系統。偏航制動系統的工作時間大約占機組運行時間的10%，并且是在復雜的大載荷條件下工作；主軸制動系統主要用于風電機組定期檢修時的保障工作，工作時間相對較短且間隔很大。因此，液壓制動系統的常見故障發生在工作時間長的液壓系統與偏航制動系統。

　　如圖1所示，液壓系統對液體介質（液壓油）加壓之后，將壓力油分別輸送到主軸制動器與偏航制動器，為制動系統提供動力。液壓系統的工作原理是通過動力元件—液壓泵與電機，對從油箱中吸取的液壓油加壓至系統所需的壓力范圍；主控系統根據風電機組的工作需求，將加壓后的液壓油輸送到主軸制動回路與偏航制動回路；回路中的液壓控制元件—方向控制閥、壓力控制閥，將各回路的液壓油輸送到設定通道，并調整液壓油的壓力到執行機構（主軸制動器與偏航制動器）所需的壓力范圍。制動系統的工作原理是液壓油推動制動器內的活塞運動，對轉動的剎車盤進行擠壓，利用剎車盤與制動器的摩擦片之間的摩擦力實現制動效果。

圖1：液壓制動系統連接圖

　　由于液壓系統的工作介質屬于低粘度的流體，故而最常見的故障為工作介質（液壓油）的泄漏。泄漏的具體表現形式體現在液壓系統的液壓元件與閥塊的接口部位，閥塊與油箱之間的密封以及液壓元件自身的密封，例如油箱滲漏、液壓元件密封失效滲漏及閥塊與油箱之間的密封失效滲漏。液壓油泄露在風電機組主控系統中的故障體現形式包括：液壓油位低與液壓系統壓力不足。液壓油泄漏故障案例之一如圖2所示。

　　液壓系統的另一常見故障為偏航壓力過高（高于設定值的許可上限），或無法有效泄壓。為使制動系統的工作壓力保持在設計要求的范圍內，液壓系統包含多個壓力監測裝置（壓力傳感器與壓場開關），對液壓制動系統的壓力進行監測，超出壓力設定值的許可上限就會觸發主控系統的報警信號，嚴重時導致風電機組安全鏈觸發，造成停機。偏航系統在由制動狀態向偏航狀態轉變時，如果偏航制動壓力在主控系統規定的時間內無法降低到設定的壓力值以下，就會觸發壓力故障，導致停機。

　　液壓系統在保持主軸與偏航系統的制動力過程中，系統壓力緩慢下降，當壓力下降到主控系統設定的壓力觸發值時，主控系統對液壓系統電機發出啟動補壓指令，使系統壓力恢復到制動力所需勸壓力范圍。因此液壓系統在風電機組運行過程中保持間歇啟動的工況，如果電機啟動過于頻繁，則會觸發主控系統的液壓系統電機故障。為提高風電機組的發電量，運行過程中機組的自耗電要求越低越好，而液壓系統的自耗電主要體現在電機耗電方面，電機故障使風電機組的自耗電能上升，降低了風電機組運營的經濟效益，也是運營商經常關注的故障。

　　為保護主軸制動系統的剎車盤不被摩擦片鋼材質的背板磨損，主軸制動器上一般都安裝有監測摩擦片厚度變化的位移傳感器，傳感器與主控系統的通訊故障是主軸制動系統常見的故障之一。風電機組制造商受原有設計局限或出于成本控制考慮，絕大多數的偏航制動系統未安裝監測摩擦片厚度變化的位移傳感器，使摩擦片的磨損狀態無法受到有效監控，導致偏航剎車盤被磨損的嚴重故障。