2024风电技术教程15偏航系统结构及工作原理

风力发电机组

偏航系统结构及工作原理2024前言风力发电机组的偏航系统也称为对风装置，其作用在于当风速矢量的方向变化时，能够快速平稳地对准风向，以便风轮获得最大的风能。前言偏航的作用风力发电组的偏航系统是风力发电机组电控系统必不可少的重要组成部分，他的功能有两个：一是要控制叶轮跟踪变化运动的风向，实现风电机组叶轮的快速对风。二是当风机由于偏航作用，机舱和塔筒内出的电缆发生缠绕时，实现自动解缆。偏航原理偏航的工作原理：风机通过风速传感器和风向传感器测出风速和风向，然后通过4-20mA的信号形式发送给主控控制器，主控进过微处理计算出风向和机舱的位置夹角，从而确定是否要对机舱位置进行调整以及向那个方向能尽快调整，当需要调整时主控就会发出一定的信号给偏航驱动机构，偏航开始动作，风机机头偏向风向位置。偏航原理由于风向和风机的机舱位置一直在适时的检测中，当风向和风机机舱位置夹角到达主控设定值的要求后偏航停止，偏航对风完成。偏航原理偏航系统的功能就是捕捉风向，并控制机舱平稳、精确、可靠地对风。偏航原理偏航控制系统偏航系统是一个随动系统，风向仪将采集的信号传送给机舱柜的PLC的I/O板，计算10分钟平均风向，与偏航角度绝对值编码器比较，输出指令驱动四台偏航电机（带失电制动），将机头朝正对风的方向调整，并记录当前调整的角度，调整完毕电机停转并启动偏航制动。偏航控制系统框图如下图所示：偏航原理偏航系统组成及主要器件介绍

大中型风力机一般采用电动的偏航系统来调整风轮并使其对准风向。其工作原理如下：风向标作为感应元件将风向的变化用电信号传递到偏航电机的控制回路的处理器里，经过比较后处理器给偏航电机发出顺时针或逆时针的偏航命令，为了减少偏航时的陀螺力矩及偏航次数，某些MW级机组风向改变在±15°偏航才开始偏航。偏航系统组成及主要器件介绍电机转速将通过同轴联接的减速器减速后，将偏航力矩作用在回转体大齿轮上，带动风轮偏航对风，当对风完成后，风向标失去电信号，电机停止工作，偏航过程结束。偏航系统组成及主要器件介绍偏航系统组成：偏航轴承偏航减速机（齿轮箱+偏航电机）扭缆开关机舱位置检测传感器风速仪风向标液压偏航制动器偏航系统组成及主要器件介绍偏航系统组成及主要器件介绍偏航系统组成及主要器件介绍偏航系统组成及主要器件介绍1风速仪风力发电机组应有两个可加热式风速计。在正常运行或风速大于最小极限风速时，风速计程序连续检查和监视所有风速计的同步运行。计算机每秒采集一次来自于风速仪的风速数据；每10min计算一次平均值，用于判别起动风速和停机风速。测量数据的差值应在差值极限1.5m/s以内。如果所有风速计发送的都是合理信号，控制系统将取一个平均值。偏航系统组成及主要器件介绍偏航系统组成及主要器件介绍2风向标：风向标安装在机舱顶部两侧，主要测量风向与机舱中心线的偏差角。一般采用两个风向标，以便互相校验，排除可能产生的误信号。控制器根据风向信号，起动偏航系统。当两个风向标不一致时，偏航会自动中断。当风速低于3m/s时，偏航系统不会起动。偏航系统组成及主要器件介绍偏航系统组成及主要器件介绍3扭缆开关：扭缆开关是通过齿轮咬合机械装置将信号传递PLC进行处理和发出指令进行工作的。除了在控制软件上编入调向记数程序外，一般在电缆处安装行程开关，当其触点与电缆束连接，当电缆束随机舱转动到一定程度即启动开关。偏航系统组成及主要器件介绍以国内某知名公司生产的1.5MW风机为例，当机身在同一方向己旋转2转(720度)，且风力机不处在工作区域(即10分钟平均风速低于切入风速)系统进入解缆程序。解缆过程中，当风力机回到工作区域(即10分钟平均风速高于切入风速)，系统停止解缆程序，进入发电程序，但当机身在同一方向己旋转2.5转(900度)偏航限位动作扭缆保护，系统强行进入解缆程序，此时系统停止全部工作，直至解缆完成。偏航系统组成及主要器件介绍当风速超过25m/s时，自动解缆停止。自动解除电缆缠绕可以通过人工调向来检验是否正常。当调向停止触点由常闭进入常开状态时，风机自动解除电缆缠绕，此时风力发电机应不处于维修状态，因此自动调向功能在维修状态时无法使用。偏航系统组成及主要器件介绍偏航系统组成及主要器件介绍偏航系统组成及主要器件介绍4机舱位置检测传感器机舱位置检测传感器固定在机舱的底座上，靠近偏航轴承的外齿圈。在机舱位置传感器的内部有一个电位器，电位器内的滑线触头随凸轮的位置进行相应的移动，电阻值也随之发生变化。电阻值的变化引起电压的变化。电压信号被输送到模拟量采集模块中进行变换就得到了机舱位置。

偏航系统组成及主要器件介绍偏航系统组成及主要器件介绍5偏航制动器偏航刹车分为两部分。一为与偏航电机轴直接相连的电磁刹车，另一为液压闸，在偏航刹车时，由液压系统提供约140～160bar的压力，使与刹车闸液压缸相连的刹车片紧压在刹车盘上，提供制动力。偏航时，液压释放但保持20～40bar的余压，这样，偏航过程中始终保持一定的阻尼力矩，大大减少风机在偏航过程中的冲击载荷使齿轮破坏。偏航系统结构见下图：偏航系统组成及主要器件介绍偏航系统组