GBT 47560-2026《风能发电系统 风力发电机组偏航系统技术规范》

1风能发电系统风力发电机组偏航系统技术规范本文件规定了并网型风力发电机组偏航系统(以下简称“偏航系统”)的工作条件、技术要求、检测项目与规则、交付要求以及装配与维护，并描述了相应的试验方法。本文件适用于水平轴式并网型风力发电机组偏航系统。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T191包装储运图形符号标志GB/T1032三相异步电动机试验方法GB/T2900.53电工术语风力发电机组GB/T3480.2—2021直齿轮和斜齿轮承载能力计算第2部分：齿面接触强度(点蚀)计算GB/T3480.3—2021直齿轮和斜齿轮承载能力计算第3部分：轮齿弯曲强度计算GB/T3766液压传动系统及其元件的通用规则和安全要求GB/T6388运输包装收发货标志GB/T7935液压元件通用技术条件GB/T7937液压气动管接头及其相关元件公称压力系列GB/T9969工业产品使用说明书总则GB/T15543—2008电能质量三相电压不平衡GB/T18451.1风力发电机组设计要求GB/T18451.2风能发电系统风力发电机组功率特性测试GB/T19292.1—2018金属和合金的腐蚀大气GB/T19568风能发电系统风力发电机组装GB/T19963.1—2021风电场接入电力系统技术规定第1部分：陆上风电GB/T25385风力发电机组运行及维护要求GB/T30790.6—2014色漆和清漆防护涂料体系对钢结构的防腐蚀保护第6部分：实验室性能测试方法GB/T33629风能发电系统雷电防护GB/T45854—2025风能发电系统风力发电机组液压系统JB/T5558减(增)速器试验方法JB/T6456YE系列(IP55)电磁制动三相异步电动机技术规范(机座号63～280)JB/T14675风力发电机组偏航齿轮箱2NB/T31024—2021风力发电机组偏航盘式制动器NB/T31039风力发电机组雷电防护系统技术规范ISO281滚动轴承额定动载荷和额定寿命(Rollingbearings—Dynamicloadratingsandratinglife)ISO4413:2010液压传动系统及其组件用安全性要求和一般规则(Hydraulicfluidpower—GeneralrulesandsafetyrequirementsforsISO16281:2025滚动轴承通用装载轴承用改良参考额定寿命的计算方法(Rollingbearings—Methodsforcalculatingthemodifiedre3术语和定义偏航yawing风轮轴绕垂直轴的旋转。偏航安全链yawsafetychain影响偏航执行的安全节点构成的安全链。解缆cable-untwisting解除由于偏航造成的电缆扭绞的操作或动作。偏航误差yawmisalignment风轮轴线与风向在水平面上的偏差。4工作条件4.1一般工作条件环境满足以下要求：——工作环境温度范围：-30℃~40℃;——生存环境温度范围：-40℃~50℃;电源满足以下要求：—交流电源电压允许偏差：-10%～10%;3——交流电源的电压不平衡度应符合GB/T15543—2008中第4章的规定；——直流电源电压允许偏差：-15%～10%;——直流电源电压纹波系数应小于5%。4.2其他工作条件5.1一般技术要求5.1.1偏航系统应由偏航轴承、偏航减速机、偏航制动器、偏航电机(或液压马达)及偏航控制回路组成。5.1.2风力发电机组运行时风向偏差超过设置值一定时间时，控制系统应发出偏航指令，实时调节机舱位置执行偏航对风。当风向偏差小于偏航停止误差设置值时，应刹车停止偏航，锁住机舱。5.1.3偏航系统应根据机舱位置传感器采集的数据，在当风力发电机组塔筒电缆发生一定角度缠绕时，控制偏航电机执行安全解缆。5.1.4在发电机转速失去主控系统控制或约束导致风轮转速超过保护阈值时，偏航系统执行90°侧风或背风操作，尽可能将风轮转速降低到正常转速范围之内。5.1.6偏航系统的加速度和速度能力应符合风力发电机组的设计要求。5.1.7偏航系统设计应满足GB/T18451.1的要求。符合整机安全要求，寿命设计要求，安装维护的要求。5.1.8台风工况下宜主动偏航对风或背风，降低整机载荷。5.1.11偏航扭缆编码器应评估累积误差的影响，定期校准。5.2控制系统设计要求5.2.1在由于偏航旋转造成扭缆限位安全链动作时，应停止偏航。5.2.2应具备手动偏航功能，能通过人机界面、计算机软件或便携式设备对偏航系统进行机舱位置调节、参数设置、校准及状态信息的读取。手动操作模式的优先级应高于其他控制模式。5.2.3偏航控制系统设计应满足整机载荷仿真的需求，偏航系统对风应响应及时，对风满足整机设计要求。5.2.4应具备完善的保护功能，在偏航电机过载、过速、偏航滑移等情况下，控制系统能进行故障识别，启动保护机制。5.2.5对于风向多变异常场址，控制上宜采用相关策略，提升偏航系统对风的稳定性。5.2.7偏航控制应评估风向仪测量方位静态误差和死角的影响。5.2.8偏航控制回路应能可靠地控制偏航电机正反转来实现左右偏航。偏航控制系统应具备左右偏航互锁功能。45.2.10风力发电机组的安全链应能合理的约束偏航的动作。在急停、控制器看门狗、电缆扭转的安全链节点应停止偏航。5.2.11偏航时需考虑风力发电机组运行状态下设备的安全。风力发电机组控制策略在满足偏航对风和解缆的需求时，应最大限度保护风力发电机组设备安全。5.2.12允许偏航对风的基本要求为偏航系统和液压系统(如有偏航液压刹车)正常，风向仪正常，风力发电机组不处于维护模式，偏航安全链正常，风向偏差应大于偏航误差设定值。5.2.13允许偏航解缆的基本要求为风力发电机组处于停机状态，偏航系统和液压系统(如有偏航液压刹车)正常，偏航安全链正常，机舱位置应大于解缆设定值。5.2.14允许其他偏航对风的基本要求为偏航系统和液压系统(如有偏航液压刹车)正常，风力发电机组处于停机或维护状态，应具有维护手柄偏航、就地监控面板偏航或中央监控远程偏航指令。5.2.1590°侧风偏航的基本要求为偏航安全链正常，过速安全链断开且风轮转速应大于设定值。5.2.16偏航系统控制应按优先级进行控制，机舱控制为最高级，优先依次顺序是：机舱偏航控制，塔底偏航控制，远程偏航控制，自动偏航控制。在偏航控制中，优先级高的优先执行。5.3机械设计要求5.3.2偏航驱动设计校核时，其运行的时间应不小于整机运行时间的10%,其运行时间占比小于10%,则应进行控制仿真或者有风场的测试统计数据验证。5.3.3若偏航电机启动控制采用直启方式则需考虑启动冲击对传动结构的影响。5.3.5偏航刹车应由偏航电机上抱闸和偏航制动器共同实现。5.3.6偏航系统制动力矩宜考虑刹车片摩擦系数变化对制动力矩影响。5.3.7偏航制动系统设计时宜考虑液压系统响应时间和外部风载影响。5.3.8偏航减速机设计校核时应评估运行时不均载性，及机架刚度对齿轮啮合影响。5.3.9对于超过偏航驱动或制动设计能力的极端工况，应分析该工况下传动结构的安全性。5.3.10由于风载波动可能带来偏航扭矩振荡，造成机舱绕塔架的往复摆动。为了降低交变应力对偏航齿造成的损坏风险，应设计一定的偏航阻尼。偏航阻尼力矩可以是偏航轴承固有及负载带来的摩擦阻尼力矩或者是偏航刹车系统施加的阻尼。5.4功能要求5.4.1手动偏航功能5.4.1.1手动偏航模式下机舱的位置和运行方向应可调整。5.4.1.2手动偏航操作时，应具备左右偏航互锁功能。5.4.2自动偏航功能偏航系统应能实时跟随控制系统发出的指令调节机舱的位置，进行对风。自动偏航启动的风向偏差宜小于或等于8°;当风向偏差小于偏航停止设置值时，应刹车停止偏航，自动偏航停止的风向误差宜小于或等于5°。55.4.3自动解缆功能风力发电机组解缆应冗余设计。风力发电机组解缆应至少有软件保护阈值、硬件保护阈值2层设计保护阈值。扭缆角度达到软件控制设置的阈值时，风力发电机组能主动执行解缆。扭缆角度达到硬件设置阈值时，风力发电机组应强制停止偏航，防止扭缆超限。采用集电环的免解缆风力发电机组，应评估集电环的磨损及寿命因素。5.4.4偏航系统的保护功能5.4.4.2采用偏航软启动器或偏航变频器控制时，当软启动器或变频器与风力发电机组控制系统的通讯异常，整机控制系统应能及时报警或报故障，并根据安全策略进行处理。5.4.4.3偏航安全链断开：风力发电机组安全链断开时(如扭缆限位)应自动停止偏航。5.4.4.4偏航系统应具有扭缆保护功能，在达到规定的扭转角度前应触发解缆动作。扭缆保护宜采用角度测量保护和角度限位双重冗余保护。5.4.4.5偏航扭缆编码器故障：偏航扭缆编码器信号跳变或丢失时，应触发故障报警。5.4.4.6偏航电机故障：偏航电机的热继(或热敏)保护开关跳闸过载故障时，应触发故障报警。当报出故障时应该停止自动偏航。5.4.4.7偏航系统刹车故障：偏航刹车异常(液压压力信号异常或偏航刹车片磨损超限信号等)时，应触发故障报警，并应根据安全策略进行处理。5.4.4.8偏航软启动器或偏航变频器故障：偏航软启动器或变频器故障时，整机报警或报出故障。当触发故障报警时，应停止偏航后进行刹车动作，并根据安全策略进行处理。5.4.4.9风向仪故障：风向仪故障时，整机应报警或报出故障。当触发故障报警时，应停止偏航。5.4.4.10液压系统故障：在偏航液压系统故障时，整机应触发故障报警，并应根据安全策略进行处理。5.4.4.11偏航润滑系统出现液位低与堵塞时，整机控制系统应及时报警或报故障，并应根据安全策略进行处理。5.4.5监控及维护功能5.4.5.2偏航系统应具备通过人机界面、计算机软件或便携式设备进行故障读取、复位的功能。5.4.5.4应通过人机界面、计算机软件或便携式设备标定带对北接近开关校准的偏航系统，记录其位置，并确保掉电后数据不丢失。5.4.6变频控制通讯接口要求(如有)5.4.6.1通讯接口方式偏航变频器与风力发电机组控制系统的信息交换，通讯接口应采用CAN、Profibus现场总线或5.4.6.2通讯接口通讯接口满足以下要求：6——通讯信号线应采用屏蔽双绞铜缆；插接头应带屏蔽外壳；——在总线的两个末端应接一个末端电阻，阻止信号反射，其阻值按照总线的要求确定；——应根据主从站的通讯距离选择合适的通讯速率。5.5.1防雷要求偏航系统与塔架之间应按照GB/T33629、NB/T31039的规定采取雷电防护措施。5.5.2防腐要求电气柜防护等级应为IP54,插入式连接的防护等级应为IP65。5.6主要部件技术要求5.6.1滚动偏航轴承滚动偏航轴承设计应符合GB/T29717—2013的规定。滚动偏航轴承的计算校核按照ISO76和5.6.2滑动偏航轴承5.6.2.1滑动偏航轴承应由偏航齿圈与多个机械卡钳组成。5.6.2.2偏航齿圈满足如下要求。b)偏航齿圈齿轮接触强度按照GB/T3480.2—2021中方法A或方法B进行校核；偏航齿圈齿轮弯曲强度按照GB/T3480.3—2021中方法A或方法B进行校核。校核结果满足GB/T18451.1的要求。5.6.2.3偏航机械卡钳满足如下要求。a)滑动偏航卡钳设计应有利于拆卸维护。b)机械卡钳本体及其邻近相关结构的极限强度与疲劳强度满足载荷要求。c)滑动衬垫材料具有以下性能：2)滑动衬垫具有耐磨性能，磨损应满足整机设计寿命要求，或满足可更换性；3)滑动衬垫应该具有一定的刚度，滑动偏航宜考虑滑动衬垫受力变形及磨损后对齿轮侧隙的影响，宜定期调整；5.6.3偏航电机5.6.3.1偏航电机应采用三相交流电动机，防护等级不低于IP54,绝缘等级不低于F。75.6.3.5偏航电机制动器设计选型应评估制动力矩误差、转子转速峰值、制动器热力负荷性能及环境因素影响。5.6.3.6偏航电机制动器摩擦片应在维护手册中明确维护要求与维护周期。5.6.3.7偏航电机制动器宜配置刹车片磨损检测传感器与刹车打开检测传感器。5.6.4偏航减速机5.6.5偏航液压制动器(如有)偏航液压制动器的设计应符合NB/T31024—2021的规定。刹车系统宜配置刹车片磨损检测传5.6.6制动盘(如有)制动盘材料的强度、刚度应满足要求；如采用焊接连接，还应具有较好的可焊性。制动盘的连接、固定应牢固、可靠，在寿命期内不应出现疲劳破坏。5.6.7液压系统(如有)液压系统的设计应补充如下要求。a)液压系统的设计和制造应符合ISO4413:2010、c)液压元件的设计、选型应符合产品技术规范要求。e)液压系统应密封良好，无渗漏现象。f)液压油及液压元件应评估环境温度影响；偏航系统泄压建压响应时间应满足设计要求。g)液压系统应配置压力信号检测。5.6.8.1偏航轴承应使用合理性能的润滑脂。5.6.8.2偏航轴承与偏航齿应采用自动润滑。5.6.8.3对于自动润滑系统应配置低液位报警传感器与系统堵塞报警相关传感器，润滑系统出现液位低与堵塞时，整机控制系统及时报警或报故障。5.6.8.4自动润滑系统设计应评估温度的影响。5.6.8.5偏航齿轮箱应使用合理性能的润滑油和润滑脂，润滑油应按照合理的周期进行检测和更换。5.6.9高强度紧固件高强度紧固件应进行极限载荷和疲劳载荷校核，满足强度和寿命要求。86试验方法6.1.1风场试验时，试验场地的风速应为2m/s～维护风速。6.2功能试验6.2.1手动偏航功能试验6.2.1.1启动被试验的正常风力发电机组进入正常停机状态，然后手动操作使偏航系统向顺时针方向偏航，偏航半周后，使偏航系统停止运转。这一操作至少重复3次。观察顺时针偏航过程中是否平稳、有无异常冲击、异常振动噪声等，记录逆时针偏航结果。6.2.1.2启动被试验的正常风力发电机组进入正常停机状态，然后手动操作使偏航系统向逆时针方向偏航，偏航半周后。使偏航系统停止运转。这一操作至少重复3次。观察逆时针偏航过程中偏航是否平稳、有无异常情冲击、异常振动噪声，记录逆时针偏航结果。启动被试验的正常风力发电机组进入正常停机状态，手动偏航到一个较大偏航误差角下。当偏航误差达到15°时宜停止偏航。让试验风力发电机组启机，进入自动偏航状态。观察记录风力发电机组偏航响应情况，偏航方向是否正确，偏航过程中是否平稳、有无异常冲击、异常振动噪声等。自动偏航动作完成后，偏航对风误差绝对值应小于5°。启动被试验的正常风力发电机组进入正常停机状态，手动偏航到一个较大偏航误差角下。当偏航误差达到—15°时宜停止偏航。让试验风力发电机组启机进入，自动偏航状态。观察记录风力发电机组偏航响应情况，偏航方向是否正确，偏航过程中是否平稳、有无异常冲击、异常振动噪声等，自动偏航动作完成后，偏航对风误差绝对值应小于5°。6.2.3.1偏航系统初期解缆试验在满足被试验风力发电机组初期解缆的工况下，启动被试验风力发电机组后，使被试验风力发电机组处于正常停机状态。手动操作使偏航系统偏航到满足初期解缆的触发条件。确认后，观察被试验风力发电机组是否自动进行解缆并最终复位。记录结果。6.2.3.2偏航系统终极解缆试验启动被试验风力发电机组后，使被试验风力发电机组处于正常停机状态并屏蔽偏航系统初期解缆触发条件。手动操作使偏航系统偏航到满足终极解缆的触发条件，观察被试验风力发电机组是否自动进行终极解缆并最终复位。记录结果。6.2.4偏航保护试验6.2.4.1偏航软启动器或偏航变频器通讯故障(如有)将偏航软启动器或偏航变频器通讯线路断开，观察并记录故障报警状态。96.2.4.2偏航扭缆保护试验启动被试验风力发电机组后，使被试验风力发电机组处于正常停机状态并屏蔽自动解缆的触发条件。手动操作使偏航系统偏航到满足扭缆保护的触发条件，观察被试验风力发电机组是否紧急停机并记录结果。6.2.4.3偏航扭缆编码器故障将偏航扭缆编码器的通讯线路断开，观察并记录故障报警状态。6.2.4.4电机过载故障手动触发偏航电机过载保护装置(热继保护信号或热敏保护信号),观察并记录故障报警状态。6.2.4.5偏航系统刹车故障(如有)手动触发偏航刹车保护装置信号，观察并记录故障报警状态。6.2.4.6偏航软启动器或偏航变频器故障(如有)手动强制触发偏航软启动器或偏航变频器故障，观察并记录故障报警状态。6.2.4.7风速风向仪故障手动断开风速风向仪通讯线路，观察并记录故障报警状态。6.2.4.8液压系统压力低故障改变液压油压力传感器采样值，使其低于液压油压力低报警设置值，观察并记录风力发电机组动作结果和故障报警状态。6.2.4.9液压系统油温高故障改变液压油油温传感器采样值，使其高于液压油温度报警设置值，观察并记录风力发电机组动作结果和故障报警状态。6.2.4.10润滑油位低故障6.2.4.11润滑系统堵塞故障6.2.5变频器控制通讯测试(如有)变频器通信协议测试按照相关产品设计标准规定的试验方法进行试验。6.2.690°偏航侧风试验(如有)手动设置风轮转速，强制触发风轮超速的90°侧风启动条件，观察并记录风力发电机组运行状态。6.2.7防雷试验6.2.8防腐试验按照GB/T30790.6—2014中表1的规定执行。6.3.1滚动偏航轴承检测6.3.2滑动偏航轴承检测滑动偏航轴承的偏航齿圈和机械卡钳应按照产品的设计图纸及规范要求进行检测。6.3.3偏航电机检测偏航电机需要对额定力矩、最大力矩、堵转力矩及扭矩-转速关系进行测试。偏航电机制动器应进行制动力矩检测。测试可采用力矩扳手对电机轴施加设计规定的扭矩，观察电机轴是否保持不动的方式进行。6.3.4偏航减速机检测偏航减速机的检测试验应按照JB/T5558的规定及产品技术要求执行。6.3.5偏航液压制动器检测(如有)偏航液压制动器的检测应按照NB/T31024—2021的规定及产品技术要求执