對(duì)風(fēng)機(jī)偏航系統(tǒng)的理解

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1、對(duì)風(fēng)機(jī)偏航系統(tǒng)的理解 作者：國電聯(lián)合動(dòng)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(jī)組特有的伺服系統(tǒng)。它主要有兩個(gè)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(jī)組由于偏航作用，機(jī)艙內(nèi)引出的 電纜發(fā)生纏繞時(shí)，自動(dòng)解纜。 偏航控制系統(tǒng) 偏航系統(tǒng)是一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)，風(fēng)向儀將采集的信號(hào)傳送給機(jī)艙柜的 PLC的I/O板，計(jì)算10 分鐘平均風(fēng)向，與偏航角度絕對(duì)值編碼器比較， 輸出指令驅(qū)動(dòng)四臺(tái)偏航電機(jī) （帶失電制動(dòng)） 將機(jī)頭朝正對(duì)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(jī)停轉(zhuǎn)并啟動(dòng)偏航制動(dòng)。 偏航控制系統(tǒng)框圖如下圖所示： 下文將對(duì)偏航控制

2、系統(tǒng)的各機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析： 1、風(fēng)速儀 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)有兩個(gè)可加熱式風(fēng)速計(jì)。在正常運(yùn)行或風(fēng)速大于最小極限風(fēng)速時(shí)，風(fēng)速計(jì) 程序連續(xù)檢查和監(jiān)視所有風(fēng)速計(jì)的同步運(yùn)行。計(jì)算機(jī)每秒采集一次來自于風(fēng)速儀的風(fēng)速數(shù) 據(jù)；每10min計(jì)算一次平均值，用于判別起動(dòng)風(fēng)速和停機(jī)風(fēng)速。測(cè)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(jì)發(fā)送的都是合理信號(hào)，控制系統(tǒng)將取一個(gè)平均值。 2、風(fēng)向標(biāo) 風(fēng)向標(biāo)安裝在機(jī)艙頂部兩側(cè)， 主要測(cè)量風(fēng)向與機(jī)艙中心線的偏差角。 一般采用兩個(gè)風(fēng)向標(biāo)， 以便互相校驗(yàn)，排除可能產(chǎn)生的誤信號(hào)。控制器根據(jù)風(fēng)向信號(hào)，起動(dòng)偏航系統(tǒng)。當(dāng)兩個(gè)風(fēng) 向標(biāo)不一致時(shí)，偏航會(huì)自動(dòng)中斷。當(dāng)風(fēng)速低于 3m/s 時(shí)

3、，偏航系統(tǒng)不會(huì)起動(dòng)。 3、扭攬開關(guān) 扭纜開關(guān)是通過齒輪咬合機(jī)械裝置將信號(hào)傳遞 PLC 進(jìn)行處理和發(fā)出指令進(jìn)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(diǎn)與電纜束連接， 當(dāng)電纜束隨機(jī)艙轉(zhuǎn)動(dòng)到一定程度即啟動(dòng)開關(guān)。以國內(nèi)某知名公司生產(chǎn)的 1.5MW 風(fēng)機(jī)為例， 當(dāng)機(jī)身在同一方向己旋轉(zhuǎn) 2 轉(zhuǎn) （720 度），且風(fēng)力機(jī)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(jìn)入解纜程序。解纜過程中，當(dāng)風(fēng)力機(jī)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(jìn)入發(fā)電程序， 但當(dāng)機(jī)身在同一方向己旋轉(zhuǎn) 2.5 轉(zhuǎn) （900

4、度）偏航限位動(dòng)作扭纜保護(hù)，系統(tǒng)強(qiáng)行進(jìn)入解纜程序，此時(shí)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(shí)，自動(dòng)解纜停止。自動(dòng)解除電纜纏繞可以通過人工調(diào)向來檢驗(yàn)是 否正常。當(dāng)調(diào)向停止觸點(diǎn)由常閉進(jìn)入常開狀態(tài)時(shí)，風(fēng)機(jī)自動(dòng)解除電纜纏繞，此時(shí)風(fēng)力發(fā)電 機(jī)應(yīng)不處于維修狀態(tài)，因此自動(dòng)調(diào)向功能在維修狀態(tài)時(shí)無法使用。 4、偏航編碼器 偏航編碼器是一個(gè)絕對(duì)值編碼器，可以準(zhǔn)確記錄偏航位置。因?yàn)榻^對(duì)編碼器由機(jī)械位置決 定的每個(gè)位置的唯一性，它無需記憶，無需找參考點(diǎn)，而且不用一直計(jì)數(shù)，什么時(shí)候需要 知道位置，什么時(shí)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(dòng)器

5、軟啟動(dòng)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(dòng)機(jī)定子之間。這種電路 如三相全控橋式整流電路，使用軟啟動(dòng)器啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電 動(dòng)機(jī)逐漸加速，直到晶閘管全導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上， 實(shí)現(xiàn)平滑啟動(dòng)， 降低啟動(dòng)電流，避免啟動(dòng)過流跳閘。待電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，啟動(dòng)過程結(jié)束，軟啟動(dòng)器自 動(dòng)用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的晶閘管，為電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供額定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長軟啟動(dòng)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(dòng)器同時(shí)還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動(dòng)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(dòng)器控制電機(jī)的主電路圖，圖 2為電機(jī)啟動(dòng)電壓變化曲線，圖三為軟啟動(dòng)器的 接線圖和電氣圖。  圖2電機(jī)啟動(dòng)電壓變化曲線 圖3軟啟動(dòng)器的接線圖和電氣圖 6、偏航機(jī)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(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的齒輪傳動(dòng)機(jī)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(jī)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(dòng)機(jī)構(gòu)一般都是由電機(jī)加減速機(jī)構(gòu)成，電機(jī)是偏航的動(dòng)力來源，減速機(jī)是將電 機(jī)輸出的高速轉(zhuǎn)變成低速的機(jī)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(gè)是安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)后端的電機(jī)電磁制動(dòng)器，一部分是安裝在偏航軸承附

7、近的液壓 偏航。偏航時(shí)10個(gè)剎車盤處于半釋放狀態(tài)，偏航系統(tǒng)壓力約 45bar;自動(dòng)解纜時(shí)剎車盤處 于全釋放狀態(tài)。（en d） 為了使風(fēng)機(jī)的槳葉轉(zhuǎn)子工作事始終朝向某個(gè)方向，在風(fēng)機(jī)內(nèi)安設(shè)了偏航系統(tǒng)。精密的測(cè)風(fēng)儀器將檢測(cè)信號(hào)傳輸給電腦的軟件，經(jīng)過分析 后驅(qū)動(dòng)偏航系統(tǒng)的電機(jī)和齒輪箱使風(fēng)機(jī)盡可能的減少風(fēng)能損失，增加有效工作時(shí)間。 | 偏航剎車 主機(jī)室的轉(zhuǎn)動(dòng)方向應(yīng)該是按照指令的方向轉(zhuǎn)動(dòng)的。當(dāng)偏航電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，液壓剎車系統(tǒng)處于釋放狀態(tài)，當(dāng)偏航電機(jī)停止 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，液壓剎車系統(tǒng)處于剎車狀態(tài)，將主機(jī)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(cè)器，防止在主機(jī)室根據(jù)風(fēng)向在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)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(jī)室下次轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)電纜纏繞的情況，主機(jī)室將向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)偏航系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)部分由三個(gè)交流電機(jī)和行星式齒輪箱組成。偏航驅(qū)動(dòng)部件安裝在主機(jī)托盤的下方，一個(gè)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(jī)的槳葉轉(zhuǎn)子工作事始終朝向某個(gè)方向，在風(fēng)機(jī)內(nèi)安設(shè)了偏航系統(tǒng)。精密的 測(cè)風(fēng)儀器將檢測(cè)信號(hào)傳輸給電腦的軟件，經(jīng)過分析后驅(qū)動(dòng)偏航系統(tǒng)的電機(jī)和齒輪箱使風(fēng)機(jī)盡可能的減少風(fēng)能損失，增加有效工作時(shí)間。 偏航剎車 主機(jī)室的轉(zhuǎn)動(dòng)方向應(yīng)該是按照指令的方向轉(zhuǎn)動(dòng)的。當(dāng)偏航電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，液壓剎車系統(tǒng)處于釋放狀

9、態(tài)，當(dāng)偏航電機(jī)停止 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，液壓剎車系統(tǒng)處于剎車狀態(tài)，將主機(jī)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(cè)器，防止在主機(jī)室根據(jù)風(fēng)向在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)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(jī)室下次轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)電纜纏繞的情況，主機(jī)室將向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)偏航系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)部分由三個(gè)交流電機(jī)和行星式齒輪箱組成。偏航驅(qū) 動(dòng)部件安裝在主機(jī)托盤的下方，一個(gè)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(jī)械褰丙將蔦號(hào)傳遞PLC進(jìn)和處理和發(fā)出指令進(jìn)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(diǎn)與 電紅束連接?當(dāng)電纜朿閭機(jī)能轉(zhuǎn)動(dòng)到一定程度即啟動(dòng)開關(guān)。以國內(nèi)M如名公詞生產(chǎn)的 1.5LIW吼機(jī)為例.當(dāng)機(jī)仃們討一方向lU定轉(zhuǎn)2轉(zhuǎn)（720戍）?M鳳力機(jī)爪處點(diǎn)lifl X域（即 10分鐘平均岡速低于切入鳳速）系統(tǒng)進(jìn)入解纜M汽解纜過粋中?當(dāng)鳳力機(jī)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(jìn)入發(fā)電程序,但當(dāng)機(jī)身在 同 方向L1旌轉(zhuǎn)N5轉(zhuǎn)（900度）備航限位動(dòng)作扭纜保護(hù)，系統(tǒng)強(qiáng)和進(jìn)入僧纜利總 此時(shí)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(dòng)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(yàn)繪否正常 當(dāng)調(diào)IM停止融點(diǎn)由常:閱進(jìn)入常開認(rèn)態(tài)時(shí)，鳳 機(jī)自動(dòng)解除電韁準(zhǔn)昭 此時(shí)叫力發(fā)電機(jī)應(yīng)不處于維修狀態(tài),因此自動(dòng)調(diào)向功館在維修狀 態(tài)旳無法他