偏航系统原理及维护.docx

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偏航系统原理及维护

1.5MW风力发电机组

偏航系统原理及维护

UP77/82风电机组偏航控制及维护

1、偏航系统简介

2、偏航系统工作原理

3、偏航系统控制思想

4、偏航系统故障

5、偏航系统维护

偏航系统简介

偏航系统功能

✓使机舱轴线能够跟踪变化稳定的风向；

✓当机舱至塔底引出电缆到达设定的扭缆角度后自动解缆。

风向标

▪风向标的接线包括四根线，分别是两根电源线，两个信号（我们实际的）

线和两根加热线；

▪目前每台机组上有两个风向标；

▪风向标的N指向机尾；

▪偏航取一分钟平均风向。

偏航系统结构

4个偏航电机

偏航内齿圈

偏航刹车片（10个）

▪偏航轴承

Ø内摩擦的滑动轴承系统；

Ø内齿圈设计。

偏航驱动电机：

Ø数量：

4个

Ø对称布置，由电机驱动小齿轮带动整个

机舱沿偏航轴承转动，实现机舱的偏航；

Ø内部有温度传感器，控制绕组温度

Ø偏航电子刹车装置，

Ø偏航齿轮箱：

行星式减速齿轮箱

Ø偏航小齿轮

▪

偏航编码器

Ø绝对值编码器，记录偏

航位置；

Ø偏航轴承齿数与编码器碼盘齿数之比；

Ø左右限位开关，常开触点；

Ø左右安全链限位开关，常闭触点；

偏航刹车片

Ø数量：

10个

Ø液压系统偏航刹车控制；

Ø偏航系统未工作时刹车片全部抱闸，

机舱不转动；

Ø机舱对风偏航时，所有刹车片半松开，

设置足够的阻尼，保持机舱平稳偏航；

Ø自动解缆时，偏航刹车片全松开。

偏航润滑装置

Ø偏航轴承润滑150cc/周

Ø偏航齿轮润滑50cc/周

Ø用量3：

1

Ø润滑周期16分钟/72小时（偏航润滑油泵启动间隔时间：

36H偏航润滑油泵运行时间：

960s）

偏航系统工作原理

偏航系统原理

▪由四个偏航电机与偏航内齿轮咬合，偏航内齿轮与塔筒固定在一起，四个偏航电机带动机舱转动。

▪偏航电机由软启动器控制。

偏航软启动器

✓软启动器使偏航电机平稳启动；

✓晶闸管控制偏航电机启动电压缓慢上升，启动过程结束时，晶闸管截止；

✓限制电机起动电流。

偏航软起动器工作时序图

1.主控给出软起使能EN命令；

2.软起内部启动工作继电器READY接点闭合；

3.启动初始电压30%Un；

4.启动时间10s

5.内部旁路继电器TOR接点闭合，晶闸管控制截止。

软启动器的接线图和电气图

偏航系统特点:

a）偏航刹车为液压驱动刹车，静止时，10组偏航刹车闸在120bar～160bar压力下将机舱牢固制动；偏航时，刹车仍然保持一定的余压（15bar的余压），使偏航过程中始终有阻尼存在，保证偏航运动更加平稳，避免可能发生的振动现象；

b）偏航电机采用大功率低转速的设计方案，选用了力矩特性较软的多极电机驱动，结合风电场的工况，优化机组偏航转速，保证较小的冲击，从而使偏航过程更加平稳；

c）位于偏航电机驱动轴上的电磁刹车具有失效保护功能，在出现外部故障（如断电）时，电磁制动系统仍能使机组的偏航系统处于可靠的制动状态；

d）偏航轴承采用“零游隙”设计的四点接触球轴承，以增加整机的运转平稳性，增强抗冲击载荷能力；

e）优化设计偏航控制系统，对偏航的路径选择进行智能判断，机组在风速较小的状态下，自行解缆，避免了高风速段偏航解缆造成的发电量损失；

f）偏航系统主要包括四个偏航驱动机构、一个经特殊设计的带外齿圈的四点接触球轴承、偏航保护以及一套偏航刹车机构组成；

g）偏航驱动机构包括一个偏航电机，一个减速齿轮箱、一个齿数偏航小齿轮；

h）偏航刹车分为两部分。

其一为与偏航电机轴直接相连的电磁刹车，另一为液压刹车，在偏航刹车时，由液压系统提供约120bar～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，液压压力释放但保持15bar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；

i）偏航系统主要实现两个功能:

一是使机舱跟踪变化稳定的风向、二是由于偏航的作用导致机舱内部电缆发生缠绕而自动解除缠绕。

偏航系统控制

偏航系统手动控制

偏航系统手动控制可以通过两个方式，一是使用机舱里的手动操作箱，二是利用计算机操作界面。

手动操作箱位于机舱内部，当橙黄色信号指示灯亮时，就是处于手动状态。

通过手动操作箱可以控制偏航系统的断开／接通、顺／逆时针旋转。

利用计算机不仅可以进行偏航系统各参数的观测还可以进行偏航系统的手动控制。

偏航自动对风

Ø起动风速2.5m/s;（P97最小偏航风速：

3m/s最小偏航速度：

0.2m/s）

Ø偏航额定速度0.8°/s;

Ø低风速下（风速小于9m/s），对风误差大于8°，延时210s，偏航自动对风;

Ø高风速下（风速大于9m/s），对风误差大于15°，延时20s，偏航自动对风;

Ø在风机加速或发电运行状态下，如果风向突变，对风误差超过70°，风机先正常停机，对风偏航后，再重新启动。

自动解缆

Ø机组在待机模式下，如果偏航圈数大于两周（750°），开始自动解缆；

Ø若偏航角度大与690°，左偏航解缆，若小于-690°，右偏航解缆；

Ø当偏航角度小至±40°以内时，自动解缆停止；

Ø或者解缆至偏航角度小于一圈（360°以内），机舱对风误差在±30°以内时，自动解缆停止。

Ø如果偏航角度大于+690°没有自动解缆，则当角度达到+750°时，触动扭缆限位开关，风机报偏航位置故障正常停机，复位后进入待机状态时，应能够自动启动；

Ø如果偏航角度大于+750°°时，触动扭缆安全链限位开关，风机报安全链故障紧急停机，需手动偏航解缆。

当风速超过25m/s时，自动解缆停止

偏航时液压刹车控制

✓偏航时10个刹车钳处于半释放状态，偏航系统压力约45bar;

✓自动解缆时刹车钳处于全释放状态，

偏航系统故障

偏航系统故障

偏航位置故障；

偏航编码器故障；

偏航速度故障；

偏航电机保护跳闸；

✓偏航润滑油泵保护跳闸

偏航润滑油位低故障；（不报？

）

偏航系统故障

故障等级为一类故障；

不能自动重起，需要手动复位

✓偏航软起故障；

齿圈齿面磨损原因

a）齿轮的长期啮合运转

b）相互啮合的齿轮副齿侧间隙中渗入杂质

c）润滑脂严重缺失使得齿轮处于干摩擦状态

10.7.10.2异常噪声原因

a）润滑油或润滑脂严重缺失

b）偏航阻尼力矩过大

c）齿轮副轮齿损坏

d）偏航驱动状态中油位过低

10.7.10.3偏航定位不准确原因（风向偏差限值：

20°）

a）风向标信号不准确

b）偏航系统阻尼力矩过大或过小

c）偏航制动力矩达不到机组设定值

（1.制动钳不能抬起：

原因-液压站油压不足；电磁阀未处于工作位置）

（2.制动钳抬起过慢：

原因-系统中有空气压力过低）

（3.制动时间或距离过长，制动力矩不足：

原因-弹簧位置不正确或损坏）

（4泄露：

密封圈损坏）

d）偏航系统的偏航齿圈与偏航驱动装置的齿轮之间的齿侧间隙过大

10.7.10.4润滑油渗漏原因

a）偏航齿轮箱油位计管路连接接头是松动或损坏

b）密封件损坏

偏航系统维护

✓如果环境温度低于-20℃，不得进行维护和检修工作。

✓低温型风力发电机,如果环境温度低于-30℃，不得进行维护和检修工作。

✓如果风速超过限值（瞬时最大停机风速：

33m/s或延时10s停机风速：

25m/s），不得上塔进行维护和检修工作。

维护时风机的要求

▪用维护钥匙将风机打至维护状态（1位置），最好将叶轮锁锁定。

▪当处理偏航齿轮箱润滑油时，必须配戴安全帽。

表面检查项目：

✓风机偏航时检查是否有异常噪声,是否能精确对准风向;

✓检查侧面轴承和齿圈外表是否有污物，检查涂漆外表面是否油漆脱落；

✓驱动装置齿轮箱的润滑油是否渗漏；

✓检查电缆缠绕情况、绝缘皮磨损情况。

偏航驱动

✓检查外表面

✓检查电缆接线

✓检查齿轮箱的油位计

✓检查齿轮箱是否漏油

✓检查齿轮箱运行是否噪音过大

加油与放油

偏航内齿圈和小齿轮

✓检查啮合齿轮的侧隙

✓检查轮齿齿面的腐蚀、破坏情况

✓检查润滑系统运行情况

✓定期向润滑系统内加注润滑油脂（定期：

）