蓄能器回路在风机液压系统中的应用

摘 要：本文就蓄能器在液压系统中的应用，以及蓄能器的安装、使用、检查

和维护作了简单的介绍。

关键词：气囊式蓄能器 液压系统 压力脉动 液压冲击 系统压力

蓄能器是储存液体压力能的能量储存装置，这里将带有这种装

置的液压回路称为蓄能器回路。由于风力机中使用的蓄能器一般体

积较小，储存的压力能也较少，其损坏后系统工作性能的变化不明

显，且由于风力机液压系统均安装在高空，不便于检查和维护，因

此蓄能器的损坏不易被发现，其在液压系统中的作用也往往被人们

所忽视。

1.风力机中液压系统的主要功能及特点

(1)驱动叶尖液压缸将叶尖打开或收回；(2)驱动机械制动器制

动或松闸；(3)驱动偏航制动器制动或松闸。风力机中以上执行机构

均为间歇工作，为了延长电机和泵的使用寿命，液压泵也采用间歇

工作制。但系统在整个工作过程中却始终处于保压状态，因此必须

使用各种类型的蓄能器。

由于风力机液压系统安装在高空，不利于检查维护，因此常选

用容积大、重量轻、响应速度快的气囊式蓄能器。

2.气囊式蓄能器工作原理

气囊式蓄能器实质上是一个储存液体压力的腔室，密封壳体中

的弹性气囊内预先充好气（如氮气），充气压力由工作压力和负荷的

大小来确定。工作时，液体在液压泵作用下压缩气囊，气囊中的气

体被压缩，体积变小，压力变大，直到气体的压力和系统的压力相

等，当系统压力小于气囊内部压力时，气囊膨胀释放压力能。

图1所示气囊式蓄能器的三种工作状态：图中a为蓄能器充气

状态，此时充气压力为P1气体的容积为V1,并称它为蓄能器的总容

积；图中b为蓄能器充液状态，此时气体压力升至最高为P2，气体

的容积为V2，图中c为蓄能器供油终了状态，此时气体压力为P3，

是系统的最低工作压力，气体的容积为V3。当系统的工作压力P2降

到P3时，则气体容积的变化量为Vw=V3-V2也是蓄能器向系统供出的

油量，该值被称为蓄能器工作容积，以Vw表示。

气体

油液

图1 气囊式蓄能器的三种工作状态

3 蓄能器在回路中的作用

1) 作为一个辅助能源，以便选用较小的泵。

2) 补充液体容积以保持一定的压力。

3) 吸收液体流路中的冲击振动，以减少管路，装置和仪表的损

坏。

4) 当停泵或停电时，可提供一个应急能量以便安全地做完一个

工作循环。

5) 可较长时间的使系统维持一个必须的高压而无需启泵，以防

止油料过热，减小泵磨损并节约能源。

根据蓄能器在回路中所起的作用，可分为蓄能用蓄能器回路、

吸收脉动和液压冲击蓄能器回路。

一、蓄能用蓄能器回路

1.蓄能器作为辅助动力源的回路

当液压系统中的执行元件需要快速运动时，蓄能器作为液压泵

的辅助动力源，可与液压泵同时供出液压油。这样选择流量较小的

液压泵与蓄能器配合就可以使执行元件获得快速运动。图2所示为

蓄能器作为辅助动力源的一种蓄能回路，其工作原理如下：风机不

需偏航时偏航系统由偏航刹车制动，此时电磁阀（23）通电，油箱

与偏航液压缸之间的油路被打开。同时液压泵启动，液压油经过单

向阀（7），滤油器（8）、单向阀（11）、（13），电磁阀（23）以及两

个反向并联的单向阀，进入偏航液压缸，此时，蓄能器中储存的压

力与系统压力相等，偏航液压缸所需的液压油由液压泵与蓄能器

（12）、（21）同时提供。然后，液压泵继续工作，蓄能器内压力上

升，当系统压力达到系统压力开关设定值时，液压泵停止工作，蓄

能器压力由单向阀（11）、（13）保持住。

高速闸

2.补充油液维持系统压力的蓄能回路

图2中，在风机偏航时，电磁阀（23）断电，偏航液压缸中的

液压油流回油箱，偏航刹车释放。当偏航停止时，蓄能器（12）、（21）

提供储存的液压油给偏航油缸，维持偏航刹车制动，系统压力随之

降低，当系统压力降至系统压力开关的下限值时，液压泵启动，系

统建压。这样液压泵可以间歇工作，从而减少了功率的消耗。

图3- BONUS150kw风机液压系统简图

3.蓄能器作应急动力源的安全回路

当电网突然停电、紧急停机或液压泵发生故障造成油源中断时，

蓄能器可以作为应急液压动力源，在一定时间内维护系统压力，保

证执行机构正确动作。图3中，当电网停电时，为保证机组安全，

各制动器必须可靠制动，而此时因断电液压泵不能工作，只能靠蓄

能器（18）储存的压力能驱动圆盘闸制动。

二、吸收脉动和液压冲击蓄能器回路

在液压系统中，液压泵的瞬时流量总有些脉动，加之系统中有

些阀在工作中存在一定程度的振动，这就使液压系统的压力、流量

等参数也随之产生脉动。它影响系统的稳定工作，严重时使系统产

生较为强烈的振动，使系统不能正常工作。在系统中装设蓄能器是

消除或减轻压力脉动的有效方法之一。蓄能器之所以能够消除压力