對風(fēng)機偏航系統(tǒng)的理解

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1、對風(fēng)機偏航系統(tǒng)的理解 作者：國電聯(lián)合動力技術(shù)（連云港）有限公司技術(shù)部張超產(chǎn) 偏航系統(tǒng)的作用 偏航系統(tǒng)是風(fēng)力 發(fā)電機組特有的伺服系統(tǒng)。它主要有兩個功能：一是使風(fēng)輪跟蹤變化穩(wěn)定 的風(fēng)向；二是當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機組由于偏航作用，機艙內(nèi)引出的 電纜發(fā)生纏繞時，自動解纜。 偏航控制系統(tǒng) 偏航系統(tǒng)是一個隨動系統(tǒng)，風(fēng)向儀將采集的信號傳送給機艙柜的 PLC的I/O板，計算10 分鐘平均風(fēng)向，與偏航角度絕對值編碼器比較， 輸出指令驅(qū)動四臺偏航電機 （帶失電制動） 將機頭朝正對風(fēng)的方向調(diào)整， 并記錄當(dāng)前調(diào)整的角度， 調(diào)整完畢電機停轉(zhuǎn)并啟動偏航制動。 偏航控制系統(tǒng)框圖如下圖所示： 下文將對偏航控制

2、系統(tǒng)的各機構(gòu)進行分析： 1、風(fēng)速儀 風(fēng)力發(fā)電機組應(yīng)有兩個可加熱式風(fēng)速計。在正常運行或風(fēng)速大于最小極限風(fēng)速時，風(fēng)速計 程序連續(xù)檢查和監(jiān)視所有風(fēng)速計的同步運行。計算機每秒采集一次來自于風(fēng)速儀的風(fēng)速數(shù) 據(jù)；每10min計算一次平均值，用于判別起動風(fēng)速和停機風(fēng)速。測量數(shù)據(jù)的差值應(yīng)在差值 極限1.5m/s以內(nèi)。如果所有風(fēng)速計發(fā)送的都是合理信號，控制系統(tǒng)將取一個平均值。 2、風(fēng)向標 風(fēng)向標安裝在機艙頂部兩側(cè)， 主要測量風(fēng)向與機艙中心線的偏差角。 一般采用兩個風(fēng)向標， 以便互相校驗，排除可能產(chǎn)生的誤信號?？刂破鞲鶕?jù)風(fēng)向信號，起動偏航系統(tǒng)。當(dāng)兩個風(fēng) 向標不一致時，偏航會自動中斷。當(dāng)風(fēng)速低于 3m/s 時

3、，偏航系統(tǒng)不會起動。 3、扭攬開關(guān) 扭纜開關(guān)是通過齒輪咬合機械裝置將信號傳遞 PLC 進行處理和發(fā)出指令進行工作的。 除了 在控制軟件上編入調(diào)向記數(shù)程序外， 一般在電纜處安裝行程開關(guān)， 當(dāng)其觸點與電纜束連接， 當(dāng)電纜束隨機艙轉(zhuǎn)動到一定程度即啟動開關(guān)。以國內(nèi)某知名公司生產(chǎn)的 1.5MW 風(fēng)機為例， 當(dāng)機身在同一方向己旋轉(zhuǎn) 2 轉(zhuǎn) （720 度），且風(fēng)力機不處在工作區(qū)域 （即 10 分鐘平均風(fēng)速低于 切入風(fēng)速 ） 系統(tǒng)進入解纜程序。解纜過程中，當(dāng)風(fēng)力機回到工作區(qū)域 （即 10 分鐘平均風(fēng)速 高于切入風(fēng)速 ），系統(tǒng)停止解纜程序， 進入發(fā)電程序， 但當(dāng)機身在同一方向己旋轉(zhuǎn) 2.5 轉(zhuǎn) （900

4、度）偏航限位動作扭纜保護，系統(tǒng)強行進入解纜程序，此時系統(tǒng)停止全部工作，直至解纜完 成。當(dāng)風(fēng)速超過 25 m/s 時，自動解纜停止。自動解除電纜纏繞可以通過人工調(diào)向來檢驗是 否正常。當(dāng)調(diào)向停止觸點由常閉進入常開狀態(tài)時，風(fēng)機自動解除電纜纏繞，此時風(fēng)力發(fā)電 機應(yīng)不處于維修狀態(tài)，因此自動調(diào)向功能在維修狀態(tài)時無法使用。 4、偏航編碼器 偏航編碼器是一個絕對值編碼器，可以準確記錄偏航位置。因為絕對編碼器由機械位置決 定的每個位置的唯一性，它無需記憶，無需找參考點，而且不用一直計數(shù)，什么時候需要 知道位置，什么時候就去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大 提高了。 5、軟啟動器

5、軟啟動器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào)壓器，將其接入電源和電動機定子之間。這種電路 如三相全控橋式整流電路，使用軟啟動器啟動電動機時，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電 動機逐漸加速，直到晶閘管全導(dǎo)通，電動機工作在額定電壓的機械特性上， 實現(xiàn)平滑啟動， 降低啟動電流，避免啟動過流跳閘。待電機達到額定轉(zhuǎn)數(shù)時，啟動過程結(jié)束，軟啟動器自 動用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的晶閘管，為電動機正常運轉(zhuǎn)提供額定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長軟啟動器的使用壽命，提高其工作效率，又使電網(wǎng)避免了諧波污染。軟 啟動器同時還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動過程相反，電壓逐漸降低，轉(zhuǎn)數(shù)逐漸下降 到零，避免自由停車引起的轉(zhuǎn)矩沖擊。

6、 圖1為軟啟動器控制電機的主電路圖，圖 2為電機啟動電壓變化曲線，圖三為軟啟動器的 接線圖和電氣圖。  圖2電機啟動電壓變化曲線 圖3軟啟動器的接線圖和電氣圖 6、偏航機構(gòu) 偏航系統(tǒng)是由回轉(zhuǎn)支撐軸承、彈簧阻尼裝置和四臺電機驅(qū)動的齒輪傳動機構(gòu)組成的。帶有 內(nèi)齒的偏航軸承用螺栓連接在塔筒頂部，外環(huán)與機艙座連接，內(nèi)環(huán)與塔架法蘭連接。在偏 航系統(tǒng)中驅(qū)動機構(gòu)一般都是由電機加減速機構(gòu)成，電機是偏航的動力來源，減速機是將電 機輸出的高速轉(zhuǎn)變成低速的機構(gòu)，那么在一般的偏航系統(tǒng)中偏航剎車部分一般由兩部分組 成，一個是安裝在驅(qū)動電機后端的電機電磁制動器，一部分是安裝在偏航軸承附

7、近的液壓 偏航。偏航時10個剎車盤處于半釋放狀態(tài)，偏航系統(tǒng)壓力約 45bar;自動解纜時剎車盤處 于全釋放狀態(tài)。（en d） 為了使風(fēng)機的槳葉轉(zhuǎn)子工作事始終朝向某個方向，在風(fēng)機內(nèi)安設(shè)了偏航系統(tǒng)。精密的測風(fēng)儀器將檢測信號傳輸給電腦的軟件，經(jīng)過分析 后驅(qū)動偏航系統(tǒng)的電機和齒輪箱使風(fēng)機盡可能的減少風(fēng)能損失，增加有效工作時間。 | 偏航剎車 主機室的轉(zhuǎn)動方向應(yīng)該是按照指令的方向轉(zhuǎn)動的。當(dāng)偏航電機轉(zhuǎn)動的時候，液壓剎車系統(tǒng)處于釋放狀態(tài)，當(dāng)偏航電機停止 轉(zhuǎn)動時，液壓剎車系統(tǒng)處于剎車狀態(tài)，將主機室固定在相應(yīng)的位置上。 在偏航系統(tǒng)中包括電纜防纏繞檢測器，防止在主機室根據(jù)風(fēng)向在轉(zhuǎn)動時使內(nèi)部的電纜通過纏繞而

8、損壞。如果電纜遭到纏繞，那么在 主機室下次轉(zhuǎn)動時，根據(jù)電纜纏繞的情況，主機室將向相反的方向轉(zhuǎn)動，使得被纏繞的電纜重新回復(fù)到原來的位置上。 | 偏航驅(qū)動偏航系統(tǒng)的驅(qū)動部分由三個交流電機和行星式齒輪箱組成。偏航驅(qū)動部件安裝在主機托盤的下方，一個過渡小齒輪連接在 偏航軸承外齒環(huán)和在塔身上的固定齒環(huán)之間。 為了使風(fēng)機的槳葉轉(zhuǎn)子工作事始終朝向某個方向，在風(fēng)機內(nèi)安設(shè)了偏航系統(tǒng)。精密的 測風(fēng)儀器將檢測信號傳輸給電腦的軟件，經(jīng)過分析后驅(qū)動偏航系統(tǒng)的電機和齒輪箱使風(fēng)機盡可能的減少風(fēng)能損失，增加有效工作時間。 偏航剎車 主機室的轉(zhuǎn)動方向應(yīng)該是按照指令的方向轉(zhuǎn)動的。當(dāng)偏航電機轉(zhuǎn)動的時候，液壓剎車系統(tǒng)處于釋放狀

9、態(tài)，當(dāng)偏航電機停止 轉(zhuǎn)動時，液壓剎車系統(tǒng)處于剎車狀態(tài)，將主機室固定在相應(yīng)的位置上。 在偏航系統(tǒng)中包括電纜防纏繞檢測器，防止在主機室根據(jù)風(fēng)向在轉(zhuǎn)動時使內(nèi)部的電纜通過纏繞而損壞。如果電纜遭到纏繞，那么在 主機室下次轉(zhuǎn)動時，根據(jù)電纜纏繞的情況，主機室將向相反的方向轉(zhuǎn)動，使得被纏繞的電纜重新回復(fù)到原來的位置上。 | 偏航驅(qū)動偏航系統(tǒng)的驅(qū)動部分由三個交流電機和行星式齒輪箱組成。偏航驅(qū) 動部件安裝在主機托盤的下方，一個過渡小齒輪連接在偏航軸承外齒環(huán)和在塔身 上的固定齒環(huán)之間。 扭縊開關(guān)是通過齒輪咬介機械褰丙將蔦號傳遞PLC進和處理和發(fā)出指令進行工作 的.除了在控制軟件上編入調(diào)向記數(shù)程序外，一般在電

10、纜處安裝行程開關(guān).當(dāng)蔑他點與 電紅束連接?當(dāng)電纜朿閭機能轉(zhuǎn)動到一定程度即啟動開關(guān)。以國內(nèi)M如名公詞生產(chǎn)的 1.5LIW吼機為例.當(dāng)機仃們討一方向lU定轉(zhuǎn)2轉(zhuǎn)（720戍）?M鳳力機爪處點lifl X域（即 10分鐘平均岡速低于切入鳳速）系統(tǒng)進入解纜M汽解纜過粋中?當(dāng)鳳力機回到工作忸 域（即10彷鐘平均風(fēng)速高〒切入風(fēng)速）,痕統(tǒng)停止解妣程序.進入發(fā)電程序,但當(dāng)機身在 同 方向L1旌轉(zhuǎn)N5轉(zhuǎn)（900度）備航限位動作扭纜保護，系統(tǒng)強和進入僧纜利總 此時系 統(tǒng)停止全部工作?自至解纜宅成。半K速箭過25m/sl卜J?訂動餉址停lE 門潮斛除電 纜繾繞町以通過人工調(diào)I-L來檢驗繪否正常 當(dāng)調(diào)IM停止融點由常:閱進入常開認態(tài)時，鳳 機自動解除電韁準昭 此時叫力發(fā)電機應(yīng)不處于維修狀態(tài),因此自動調(diào)向功館在維修狀 態(tài)旳無法他