NORDEXN60/1300風力發電機定槳距液壓系統充氮機的應用

黃玉飛（黑龍江華富風力發電穆棱有限責任公司，黑龍江　穆棱　157500）

NORDEXN60/1300風力發電機定槳距液壓系統充氮機的應用

黃玉飛
（黑龍江華富風力發電穆棱有限責任公司，黑龍江穆棱157500）

本文以黑龍江穆棱華富風電場德國NORDEXNN60/1300型風力發電機定槳距液壓系統儲能器及充氮工器具為研究對象，通過對充氮工器具的技改及整合開發一套適合風場儲能系統的工具，從而降低風機日常維修、維護的費用，減少維護工作量，避免安全事故發生，既提高了風機的功率曲線，又增加了風機的發電量，達到了提升工作效率、節省費用的目的。

降低成本；發電量；項目實施

風電行業作為中國戰略性新興產業新能源行業中的一個分支，其發展速度遠遠超出了其他行業，風電目前已成為一種技術比較成熟、市場價值已為人所接受的新能源。但隨著風電開發政策的收緊與嚴厲的棄風限電，使垂死掙扎在盈損線上的風電企業雪上加霜，面臨著利潤的進一步縮減。技術改造成為企業最大限度降低采購成本、提高廢舊物資的可利用空間，緩解企業成本壓力的一項基本措施。

一、我國風電發展和現狀

近十年來，我國大型風力發電機制造業從零起步，目前已經掌握了機組整機和零部件的設計制造技術，但由于風電創新能力薄弱，對國外技術依賴較深，缺乏自主知識產權的核心技術，在整機總體設計和關鍵零部件設計制造技術上，仍是我國風機制造業長期發展的最大瓶頸。尤其在高技術含量和高附加值的關鍵部件質量和安全方面尚有待改進和提高，不能滿足市場需求。而國外技術的備品備件因價格過高，維護成本高，不為風電場所首選。國產化改造成為我國各風電場降低成本的主要途徑。在早期風電場由于運行年久，設備老化嚴重，致使出力下降；加之管理水平不高，使機組長期帶病運行，從而加速了設備的損壞，這也是國內風電場存在的通病。建設成本、技術、管理、盈利水平等綜合指標使風電場盈利困難，并且成為制約風電場發電量的首要問題。面對這種現狀，穆棱風電場一方面加強了節能管理，強化小指標監督。另一方面加強技術改造工作，在對采用部件、預算金額、施工周期等逐項分析后，最終決定自主技術攻關。2015年6月改造完成，至今已穩定運行2個月有余。此次技改，不僅提高了作業效率，且選用的主要部件均為常規備件，實現了設備的完全國產化，減產了運行和維護費用，增強了設備質量的先進性和可靠性。

二、液壓系統充氮工器具技改項目的意義

穆棱風場一期風機采用德國NORDEX公司生產的N60定槳1300KW風機，該風機采用液壓系統控制風機的偏航、剎車而做為主要的儲能機構是安裝在液壓系統的105BAR、45BAR氮氣儲能器，該儲能器在近年由于老化及長期工作的原因，需要不間斷的進行充氮工作。原充氮工具是由德國HYD公司生產，該工具價格昂貴且使用不當極易損壞，同時由于頻繁使用造成工具磨損老化，由于目前國內非專業充氮瓶充氮只能充到110BAR，當使用充氮工具時只使用兩次，就無法充到105BAR壓力，剩余的氮氣無法充出，造成極大的浪費。近年穆棱風場由于頻繁充氮氣，只能在哈爾濱找能充到120BAR的氮氣瓶，不但價格昂貴、運輸困難，且沒有改變將瓶內全部氮氣充完的現狀，剩余的氮氣高達80%不能被使用，由于充氮工具使用過頻造成兩組工具的報廢損失到4萬元，造成極大的浪費。

三、論文的研究思路

本文針對N60/1300型風力發電機現有的液壓系統原理與使用，該風機的液壓系統主要分為槳葉葉尖剎車系統、偏航系統、主剎車系統，液壓系統的主要功能是向制動系統或液壓、偏航系統的工作油缸提供壓力油，由電動機、油泵、儲能系統、油箱、過濾器、管路及各種液壓閥組成，在定槳距風力發電機組中，液壓系統除了提供機械制動動力外，還對機組的空氣制動液壓管路提供動力，控制空氣與機械制動的開啟，實現機組的開機和停機，在液壓系統中儲能系統起到很關鍵的作用，當定槳距風機停機時儲能系統能夠不斷的提供壓力從而保證風機能夠安全停機。N60/1300型定槳距風機液壓系統故障率降低后，縮短了不必要的停機維護時間，節約維修成本；同時國內其他風電場同類機型的風機均可做此改進，即可提高工作效率，節省費用。

四、項目的實施

2015年4月根據現場的實際需要，對N60充氮系統的改造進行立項，獲得上級部門的審批，4月末按照計劃完成對充氮系統改造，對充氮系統管路進行改造，5、6月份完成對充氮機改造、調試、試驗。經過幾次反復的試驗于7月末進行投入試用，八月份正式投入使用。在改造過程中首先按照充氮工具的原理選擇往復式充氮機，在選擇的過程中決定使用舊式的充氮機，經過尋找找到一臺多年不用的充氮機，經過比對原理完全符合N60風機充氮原理，在找到充氮機后，親自動手將舊充氮機進行粉刷一新，接下來對充氮機的原有管路進行改造。采用兩個鋼管進行重新焊接一路接到氮氣瓶、一路接到儲能器兩頭與充氮機相連，接下來是對充氮機給電試驗、調試經過多次的試驗，終于達到了充氮的標準，將105BAR的儲能器充滿，由于舊式的充氮機是機械式的不易損壞，這樣就可以用充氮機替代原有的工具了。接下來我們找到一瓶氮氣量不足70%的氮氣瓶將之與充氮機相連，第一次試驗由于經驗不足，在沖完氮氣后依然使用使用原有的放氣孔，放掉管路里的剩余氮氣導制沖滿的氮氣被放掉來。雖然第一次嘗試失敗了，但在失敗的基礎上進行總結，將放氣孔定在充氮機的機體上，進行第二步的試驗。經過幾次反復看著105BAR的儲能器一點一點達到標準值，改造宣告成功，接下來幾次的實驗均取得成功。

結語

通過優化不斷的試驗，技改后的充氮機的使用能夠提高充氮工器具的使用壽命，能夠大大的提升氮氣瓶的使用，同時由于充氮工器具的使用安全可靠性高，這樣可以減少不必要的停機維護時間，節約維修、維護成本，降低風機維護工作量。通過更換充氮工器具，從而確保了儲能器的安全使用，進而提高風機可利用率及恢復設計功率曲線，確保年可利用率達97%以上。綜上所述，充氮機的使用大大提高了工作效率，節省了生產成本且具備推廣性，可供同行業借鑒。

[1]陳立德.機械設計基礎課程設計指導書[M].北京：高等教育出版社，2000.

[2]姜繼海，宋錦春，高常識.液壓與氣壓傳動[M].北京：高等教育出版社，2002.

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