北京京能新能源有限公司赛汗风电分公司采用了金风S50/750型风力发电机组。该型风机属失速型机组，风机叶尖的主要作用是气动刹车，叶尖的收回和释放动作由叶尖液压缸负责执行。正常运行中叶尖处于完全收回状态，以使风机叶片的效率达到完整叶片的最高效率。叶尖完全释放时，叶尖剖面弦线与叶片剖面弦线的夹角为74°，可形成巨大的空气阻力进行气动刹车^[1]。如果在运行中叶尖小角度释放，将会增加叶轮旋转阻力，影响叶轮对风功率的吸收，造成风力发电机组效率降低、出力下降。叶尖能否完全收回主要取决于叶尖液压缸的拉力值，精确设置压力值和合理构建电磁阀动作逻辑可以为叶尖液压缸提供最优拉力，能够有效防止叶尖小角度释放。

图 1为叶尖系统模块结构示意图。当叶尖传感器（110）检测到叶尖压力低于10.2 MPa时，叶尖进油阀（310）打开，将系统压力补至叶尖中；叶尖压力达到10.8 MPa时，叶尖进油阀（310）关闭；叶尖压力达到11.1 MPa时，比例流量控制阀（320）开启0.1 s泄压。如图所示，溢流阀（160）压力设置为10.9～11.0 MPa，以泄掉过高的叶尖压力^[1]。

图1(Figure 1)

图1 叶尖系统模块结构示意图

正常启机时，液压泵启动、电磁阀（310）开启建力压力；压力达到10.8 MPa时，电磁阀（310）关闭、液压泵停止运行。当压力低至10.2 MPa时，液压泵启动、电磁阀（310）开启升压，建压（升压）过程中如果压力过高会通过可调溢流阀（160）泄压。如果监测到叶尖压力高于11.1 MPa，电磁阀（320）会开启0.1 s进行泄压，以保证系统安全。

正常情况下，电磁阀（310）开启时，压力超过10.8 MPa就会通过可调溢流阀（160）泄压，但如果可调溢流阀（160）的泄压值偏高，就会造成电磁阀（320）先开启进行泄压；可调溢流阀（160）泄压值偏低则会造成系统提前泄压（压力无法达到10.8MPa），因液压泵长时间工作而发出故障报警。

金风S50/750型风力发电机组运行中，当叶轮旋转的离心力大于叶尖液压缸的拉力时，叶尖就会小角度释放；小角度释放后，叶轮旋转的离心力与叶尖液压缸的拉力达到平衡，使得叶尖无法完全收回，风阻增大，影响机组出力。

图 2为2014年7月某天C01号风机叶尖压力实时数据记录曲线。从图 2可以看出，风机叶尖压力低至10.2 MPa时电磁阀（310）瞬时开启、建立压力；压力升至11.2 MPa以上时，电磁阀（320）打开0.1 s进行泄压，叶尖压力又很快下降至7.0~9.0 MPa，因压力小于9.7 MPa而不够拉住叶尖，从而造成叶尖突然释放。

图2(Figure 2)

图2 C01号风机2014年7月某日的叶尖压力实时曲线

图 2中的局部放大曲线，正是因电磁阀（320）开启0.1 s泄压而造成的。电磁阀（320）的开启是当电磁阀（310）开启建压时，可调溢流阀（160）没能及时泄掉过高的系统压力，因压力升至其动作值而造成的。叶尖压力突降后虽然又瞬时补压至正常压力范围，但由于叶轮旋转离心力的作用，使得叶尖正常压力已无法完全收回叶尖。

在内蒙古地区冬季（平均气温在-20 ℃左右），液压油的活性降低、流动性变差，建压延时增加：当压力传感器监测到叶尖进油压力达到10.8 MPa时，会发出停泵命令而停止建压。信号反馈过程中，由于建压存在延时，压力最多可增加0.1~0.2 MPa^{[2, 3, 4, 5]}，即最终叶尖进油压力可能为10.9~11.0 MPa。这时，即使可调溢流阀（160）调整值大于电磁阀（320）设定值（11.1 MPa），也不会造成叶尖瞬时泄压。

而在夏季随着地区气温的升高，液压油的活性也提高、流动性改善，系统建压时间大大缩短^{[2, 3, 4, 5]}。当叶尖压力传感器监测到叶尖进油压力达到10.8MPa时，在停止建压信号的反馈过程中，叶尖进油压力可能已升至11.0~11.2 MPa，这时如果叶尖溢流阀设定值偏大，将不能提前泄压，最终造成叶尖进油压力超过电磁阀（160）的设定值而瞬时泄压^{[6, 7]}。这就是冬季时不会发生叶尖突然释放，而在夏季易发生的原因。

根据上述分析，可调溢流阀（160）设定值应该设定得更加精确、可靠。夏季建压延时小，可调溢流阀（160）如果设定为10.8 MPa，将会出现系统提前泄压情况，造成液压泵长时间运行，直至发出“建压时间长”故障信号。因此，决定将可调溢流阀（160）设定值优化设置为10.8~10.9 MPa，将停止建压值由原来的10.8 MPa降至10.7 MPa。

2014年8月将C01号风机溢流阀（160）的定值进行了调整。从调整后机组的运行数据（如图 3所示）可以看出，叶尖压力运行稳定，叶尖小角度释放问题再未出现。定值调整后，机组运行稳定，在不同气温条件下叶尖均可正常工作，大幅度提高了风机效率，增加了机组的发电量。

图3(Figure 3)

图3 定值调整后C01号风机叶尖压力记录曲线

因为液压油受环境温度的影响较大，故叶尖压力受环境温度的影响也较大，所以各风场在设定风力发电机组溢流阀（160）的泄压定值时，必须考虑当地环境温度的影响，根据现场实际运行情况进行相应调整^{[8, 9]}。

针对金风S50/750型风力发电机组运行中叶尖小角度释放故障，分析查找故障原因，结合叶尖系统模块的结构、工作原理，提出了符合机组运行实际的优化措施，并经现场实施，最终解决了机组运行中叶尖小角度释放问题。