风电机组偏航系统
运行与维护4 第四章偏航系统
风力发电机组的偏航系统
风力发电机组的偏航系统主要功能：一是使风轮跟踪变化稳 定的风向；二是保护风力发电机组安全运行；三是当机组由于偏 航作用，机舱内引出的电缆发生缠绕时，自动解除缠绕。
偏航系统主要由偏航测量、机械传动部分、扭缆保
护装置组成。驱
偏航电机
机械 传动
偏航驱动
减速齿轮箱 偏心盘 偏航小齿轮
偏航过程分自动偏航、90°侧风偏航和手动偏航三个 过程。其中手动偏航优先级最高。
自动偏航 90°侧风偏航
90°侧风偏航过程在风机系统出现意外故障时执行。 采样半分钟风向，执行侧风偏航过程。
偏航的运行
偏航过程分自动偏航、90°侧风偏航和手动偏航三个
过程。其中手动偏航优先级最高。
自动偏航 90°侧风偏航 手动偏航 在机舱顶部有手动左/右偏航开关，在塔架底部计算
磨损
连接
检查内圈和外圈 安装螺栓的预紧 力矩、系统的螺 栓力矩。
偏航制动盘
清洁
第四章 偏航系统 偏航系统的组成
偏航 机械 扭缆 测量 传动 保护
工作原理 系统维护
风力发电机组的偏航系统
风力发电机组的偏航系统主要功能：一是使风轮跟踪变化稳 定的风向；二是保护风力发电机组安全运行；三是当机组由于偏 航作用，机舱内引出的电缆发生缠绕时，自动解除缠绕。
风力发电机组的偏航系统
风力发电机组的偏航系统主要功能：一是使风轮跟踪变化稳 定的风向；二是保护风力发电机组安全运行；三是当机组由于偏 航作用，机舱内引出的电缆发生缠绕时，自动解除缠绕。
风能 +
-
控制器
放大器 偏航机构 风力发电机
偏航计数 检测元件
风轮轴方向
偏航的运行
风力机偏航系统
限位开关
大齿圈
接近开关
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当然风向变化是一个连续的过程，并不一定瞬时从东南风就 变为南风了，而是一个逐渐变化的过程。
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机舱是可以顺时针旋转也可以逆时针旋转的，在偏航 过程中，机舱不能总是朝向一个方向旋转，因为机舱底 部大齿圈内部布置着多根电缆，机舱旋转电缆也就跟着 扭转，所以为了防止电缆扭转破坏特地控制机舱同一方 向旋转圈数不得超过650度（从0度开始，0度为安装风 电机组时确定的位置）。这种控制方法就是靠偏航接近 开关和限位开关来实现的，接近开关一左一右共两个， 负责记录机舱位置，当机舱达到＋650度或－650度时 发出信号，控制系统控制偏航电机反向旋转解缆。限位 开关是作为极限位置开关使用的，当机舱继续旋转达到 700度时，限位开关被触发而使得风电机组快速停机。
这时，由风速风向仪测得风向变化，并传给控制系统存储 下来，控制系统又来控制偏航驱动装置中的四台偏航电机往 风速变化的方向同步运转，偏航电机通过减速齿轮箱带动小 齿轮旋转。小齿轮是与大齿圈相啮合的，与偏航电机、偏航 齿轮箱统一称为偏航驱动装置，上图可以看出，偏航驱动装 置通过螺栓紧固在主机架上，而大齿圈通过88个螺栓紧固在 塔筒法兰上，不可旋转，那么只能是小齿轮围绕着大齿圈旋 转带动主机架旋转，直到机舱位置与风向仪测得的风向相一 致。
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尾舵对风
许多农用的多 叶风轮风力机也采 用尾舵对风，有些 尾舵是两叶张开的 样式，对风有较大 的阻力，以抗衡多 叶风轮的阻力，保 证稳定的对风。
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尾舵对风
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侧风轮对风
侧风轮对风结构在机舱后部两侧有两个侧风轮（舵轮），两个侧风轮一 般在同一个转轴上，转轴水平并与风力机风轮主轴垂直。在风力机准确对风 时两侧风轮面与风向平行，侧风轮不会旋转；当风力机未对风时侧风轮与风 有夹角就会旋转，并通过齿轮、蜗杆蜗轮推动机舱转动直至风力机风轮对风 后停止。
偏航系统
4.3 偏航系统偏航系统是风力发电机组特有的伺服系统，是风力发电机组电控系统必不可少的重要组成部分。
它的功能有两个：一是要控制风轮跟踪变化稳定的风向；二是当风力发电机组由于偏航作用，机舱内引出的电缆发生缠绕时，自动解除缠绕。
风力机偏航的原理是通过风传感器检测风向、风速，并将检测到的风向信号送到微处理器，微处理器计算出风向信号与机舱位置的夹角，从而确定是否需要调整机舱方向以及朝哪个方向调整能尽快对准风向。
当需要调整方向时，微处理器发出一定的信号给偏航驱动机构，以调整机舱的方向，达到对准风向的目的。
风力机发电机组的偏航系统是否动作，受到风向信号的影响，而偏航系统及其部件的运行工况和受力情况也受到地形状况影响。
本章主要阐述偏航控制系统的功能、原理、以及影响偏航系统工作的一些确定的和不确定的因素。
4.3.1 偏航系统的工作原理偏航系统的原理框图如图4-11 所示，工作原理为：通过风传感器将风向的变化传递到偏航电机控制回路的处理器里，判断后决定偏航方向和偏航角度，最终达到对风目的。
为减少偏航时的陀螺力矩，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。
当对风结束后，风传感器失去电信号，电机停止工作，偏航过程结束。
图4-11 偏航系统硬件设计框图4.3.1 偏航控制系统的功能偏航控制系统主要具备以下几个功能：（1）风向标控制的自动偏航；（2）人工偏航，按其优先级别由高到低依次为：顶部机舱控制偏航、面板控制偏航、远程控制偏航；（3）风向标控制的90°侧风；（4）自动解缆；4.3.2 偏航系统控制原理风能普密度函数为：432222||1K i W i W S S V ωφωππφ=⎡⎤⎛⎫⎢⎥+ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦（1） 其中，1()2i i ωω=-⋅∆，风波动频率；ω∆—积分步长；K S —表面张力因数； φ—风波动范围因数；W V —平均风速。
平均风速W V 附近的瞬时风速()Wv t 为：1()2co s()n W i i i v t t ωφ==⋅+∑（2）对于时变量i 而言，i φ为自由独立变量，0<i φ<2π，n 为积分步长数量。
偏航系统原理及维护
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目录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个偏航电机偏航刹车片10个偏航内齿圈塔筒偏航大齿圈侧面轴承偏航轴承内摩擦的滑动轴承系统；内齿圈设计。
偏航驱动电机：数量：4个对称布置,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；内部有温度传感器,控制绕组温度偏航电子刹车装置,偏航齿轮箱：行星式减速齿轮箱偏航小齿轮偏航编码器绝对值编码器,记录偏航位置；偏航轴承齿数与编码器码盘齿数之比；左右限位开关,常开触点；左右安全链限位开关,常闭触点；偏航刹车片数量：10个液压系统偏航刹车控制；偏航系统未工作时刹车片全部抱闸,机舱不转动；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；自动解缆时,偏航刹车片全松开。
偏航润滑装置偏航轴承润滑150cc/周偏航齿轮润滑50cc /周用量3：1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10s5.内部旁路继电器TOR接点闭合,晶闸管控制截止。
风力发电机偏航系统的工作原理
风力发电机偏航系统的工作原理风力发电机偏航系统是风力发电机的重要组成部分，它的主要作用是使风力发电机能够根据风向自动调整转向，使叶片始终对准风的方向，从而最大限度地捕捉到风能。
风力发电机偏航系统的工作原理可以简单地描述为以下几个步骤：1. 风向检测：风力发电机偏航系统首先需要准确地检测到风的方向。
通常，系统会使用一个或多个风向传感器来测量风的方向，并将这些信息传输给控制系统。
2. 信号处理：一旦风向传感器测量到风的方向，这些信号就会被传输到控制系统中进行处理。
控制系统会根据这些信号来确定风的方向，以便后续的调整。
3. 偏航控制：确定了风的方向后，控制系统会通过调整发电机的转向来使叶片对准风的方向。
通常，风力发电机偏航系统使用液压或电动机来实现转向的调整。
控制系统会根据风向信号来控制液压系统或电动机，使风力发电机转向。
4. 转向调整：一旦控制系统调整了风力发电机的转向，风力发电机就能够始终面向风的方向。
这样，风力发电机的叶片就能够最大限度地捕捉到风的能量，并将其转化为电能。
5. 反馈控制：风力发电机偏航系统通常还会包括反馈控制，以确保风力发电机能够稳定地对准风的方向。
反馈控制可以根据风向传感器的信号来实时调整风力发电机的转向，以保持其对准风的方向。
总结起来，风力发电机偏航系统的工作原理是通过风向传感器检测风的方向，控制系统根据这些信号来调整风力发电机的转向，使其始终面向风的方向。
这样，风力发电机就能够最大限度地捕捉到风的能量，并将其转化为电能。
风力发电机偏航系统的工作原理的实现离不开风向传感器、控制系统以及液压或电动机等关键组件的配合。
通过这些关键组件的协同工作，风力发电机偏航系统能够实现稳定的转向调整，从而提高风力发电机的发电效率。
风力发电机及偏航系统
测风装置（风向标和风速仪）
风速仪和风向标是分别利用磁感风速杯和风向标来测定的。风向标的 基本构造分为头部、水平杆和尾翼三个部分。磁感风速杯有三个对称 风杯，固定于垂直轴上，令每个风杯得直径面都垂直。由于风杯凹面 比凸面承受较大得风力，风杯就会随风旋转，工作人员可以通过风杯 转动得速度来确定风速，也可以通过观察面板查找到当前的风速。 风向标和风速仪都安装在风力发电机机舱的尾部，固定在风向标支架 上，引线通过支架得铁管连接在机舱控制柜得模板上。 对风装置每隔十分钟进行一次对风检测。控制系统根据风向标的指向 来检测此时的风向角，再根据风向标与机舱的夹角（锐角）来判断是 否进行偏航。如果系统检测到风向没有发生改变，那么系统不发出偏 航指令：如果系统检测到风向发生变化，那么系统此时进行风向角计 算，工作人员可以根据风向标的方向和系统显示面板来判断风向，计 算出来的风向角再与机舱的夹角进行比对，如果大于10°系统则发出 偏航信号，根据风向角来决定是否左偏或者右偏，偏航多少度。
偏航控制系统特点
偏航系统都能对风向变化进行自动识别，并 进行自动对风；偏航系统的电机都有采用软起动 方式，减少了起动电流对电机的冲击，并使启动 平稳，延长电机寿命；偏航系统都安装有减速器， 使转起动平稳，减小撞击；风机偏航系统都有扭 缆保护装置，使其自动运行更安全可靠；偏航系 统都有可靠的执行电路来进行工作；偏航系统都 具有叶轮锁定装置，以提高风机的可靠性。
垂直轴风力机简介
垂直轴风力机的风轮围绕一个垂直轴旋 转，其主要优点是可以接受来自任何方向的 风，因而当风向改变时无需对风。由于不需 要调向装置,也就是说不需要偏航控制系统， 因此它们的结构设计简单。
风力发电机的组成
风力发电机的样式虽然很多,但其原理和结构总的说来 还是大同小异的
大型风力发电机组偏航系统介绍及故障分析
大型风力发电机组偏航系统介绍及故障分析X王晓东(中广核风力发电有限公司内蒙古分公司,内蒙古呼和浩特 010010) 摘 要:阐述了风力发电机组偏航系统的作用、结构和工作原理;分析了偏航系统常见故障,提出了解决方法。
关键词:风电机组;偏航;故障分析 中图分类号:T M614 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)03—0075—01 偏航系统是风力发电机组特有的控制系统。
对于水平轴风力发电机组,为了能达到最佳的风能利用效率,应使叶轮跟踪变化稳定的风向,因此需要一个系统装置使叶轮正面对风,这套装置通常称为“偏航系统”。
1 偏航系统作用风力发电机组的偏航系统一般分为主动偏航系统和被动偏航系统。
被动偏航指的是依靠风力通过相关机构完成机组风轮对风动作的偏航方式,常见的有尾舵、舵轮和下风向三种;主动偏航指的是采用电力或液压拖动来完成对风动作的偏航方式,常见的有齿轮驱动和滑动两种方式。
对于并网型风力发电机组来说,通常都采用主动偏航的齿轮驱动形式。
大型风力发电机组常采用电动的偏航系统来调整机组并使其对准风向,风力发电机的偏航系统作用主要有两个:一是当风的方向变化时,能够快速平稳地对准风向,这样可以使叶轮跟踪变化稳定的风向,以得到最大的风能利用率;二是由于风力发电机组可能持续一个方向偏航,为了保证机组悬垂部分的电缆不至于产生过度的纽绞而使电缆断裂、失效,在电缆达到设计缠绕值时能够自动解缆。
由此可见偏航系统在风力发电机组中的作用非常大。
2 偏航系统的组成及工作原理偏航系统是由偏航控制机构和偏航驱动机构两大部分组成。
图1为风电机组的偏航系统结构图。
偏航控制机构包括风向传感器、偏航控制器、解缆传感器等几部分。
偏航驱动机构一般由驱动电机、偏航行星齿轮减速器、传动齿轮、偏航轴承、回转体大齿轮、偏航制动器等几部分组成。
偏航驱动机构在正常的运行情况下,应启动平稳,转速均匀无振动现象。
偏航轴承的轴承内外环分别与机组的机舱和塔架连接器用螺栓连接,轮齿可采用外齿或内齿形式。
风电偏航变桨介绍
根据电网需求和系统运行状态，调整叶片角度， 实现对发电量的稳定控制，确保电网的安全与稳 定。
最大风能捕获
根据风向和风速的变化，自动调节叶片角度，使 风机始终处于最佳的迎风状态，最大化捕获风能 。
载荷控制
通过调节叶片角度，减轻风机在强风、暴风等极 端天气下的载荷，保护风机设备不受损坏。
工作原理
负责接收传感器数据、计算最 佳叶片角度，并驱动执行机构 。
执行机构
包括变桨电机、齿轮箱等，根 据控制系统指令调节叶片角度 。
通讯系统
用于控制系统与上位机或其他 相关设备之间的数据传输和指
令交互。
02 偏航系统介绍
偏航系统的功能
控制风轮偏转
偏航系统的主要功能是控制风轮的偏转，使其能够跟随风向变化， 保持最佳的迎风角度，从而提高风能利用率。
预防性ห้องสมุดไป่ตู้护的重要性
预防潜在故障
预防性维护能够及时发现和解决潜在的故障和问题，避免设备在运 行过程中出现故障，从而提高风电偏航变桨系统的可靠性和稳定性。
延长设备寿命
通过定期的维护和检查，可以延长风电偏航变桨系统的使用寿命， 降低更换和维护成本。
提高发电效率
风电偏航变桨系统的正常运行是提高发电效率的关键。通过预防性维 护，可以确保系统始终处于最佳状态，从而提高发电效率。
感谢您的观看
THANKS
作。
润滑保养
对变桨系统的轴承、齿轮等运动 部件进行润滑保养，以减少磨损
和摩擦，延长设备使用寿命。
预防性维护
根据设备运行情况和厂家推荐的 维护周期，进行预防性的维护和 保养，如更换磨损件、清洁和校 准等，以确保变桨系统的可靠性
和性能。
04 风电偏航变桨系统的应用
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扭缆保护
The wind turbine is therefore equipped with a cable twist counter which tells the controller that it is time to untwist the cables.
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风力发电机组调向对风机构的功能是用以克服机组的调向阻力 矩，确保机组在任何工况下运行时都能正对风向（即使风轮旋转平 面垂直于风向），以利于最大限度地吸收风能。
两种基本类型： 主动偏航——用于上风式机组，利用电机驱动。 自由偏航——通常用于下风式机组，利用空气动力驱动。
调向机构主要由以下四个部分组成：
(1) 用于接收风速、风向信号的风向风速仪； (2) 调向机构的原动机，在机电或电液伺服机构中是电动机； (3) 调向机构的机械传动装置（一般起减速作用），在机电机 构中，它是减速箱，在液电机构中，它由油泵和液压马达组成；
(4) 齿轮副（调向机构通过安装在减速箱输出轴或液压马达上 的回转小齿轮和回转支承装置上的大齿轮啮合，以实现风轮和机舱 绕塔架轴线的回转）。
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偏航传感器
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V42偏航控制策略
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偏航传感器
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lmost all horizontal axis wind turbines use forced yawing, i.e. they use a mechanism which uses electric motors and gearboxes to keep the turbine yawed against the wind.
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两种偏航类型的特点
主动偏航：上风向
自由偏航：下风向
偏航机构的两个作用： 跟踪风向 解缆
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基本结构
风力发电机组的机舱和塔架分别与回转支承的内外环联接。当
风力机偏离风向时，风向风速仪发出信号，经计算机发出指令，驱 动安装在机舱内的调向减速机构，通过安装在调向减速机构上的小 齿轮与回转支承的大齿轮啮合，使机舱绕塔架轴线旋转，从而使风 轮对准风向。
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偏航机构设计
大型风力机调向机构的工作载荷主要是调向阻力矩。当风力机在运行过程
中，起动调向对风时，调向阻力矩M一般由下列阻力矩组成：
M=Mw+Mp+Mf+Mz
（1）
式中：Mｆ——作用于回转支承装置上的摩擦阻力矩；
Mｗ——风压力作用于机舱上所引起的风阻力矩；
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偏航齿轮
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偏航刹车的作用
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Mp——调向起动时由惯性力所引起的惯性阻力矩；
Mz——使风力机运行和调向平稳而由制动器产生的阻尼力矩
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偏航系统部件
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两种偏航结构
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