2.5 偏航系统解析
偏航系统的工作原理
偏航系统的工作原理
偏航系统是飞机上的一个重要的导航和控制系统，它的主要作用是控制飞机的方向。
其工作原理主要是通过对飞机的航向进行监测和调整，使飞机能够沿着预定的飞行路线前进，并保持稳定的飞行状态。
偏航系统的主要组成部分包括惯性导航系统、GPS导航系统、气压高度计、磁罗盘等。
其中惯性导航系统是偏航系统的核心部分，它可以通过对飞机的加速度和转角等信息进行计算，来确定飞机的位置和航向。
而GPS导航系统则可以提供更为精确的位置和航向信息，气压高度计则可以提供飞机的高度信息，磁罗盘则可以用来检测飞机的方向和航向。
在实际飞行中，偏航系统还需要进行一系列的自动控制和校正。
例如，对GPS信号的误差进行校正，对飞机的姿态进行调整，对飞机的速度和高度进行控制等。
这些控制和校正需要依靠飞机上的电子设备和计算机系统来完成。
总的来说，偏航系统的工作原理是非常复杂的，需要多个部件协同工作，才能保证飞机在飞行过程中的准确性和安全性。
因此，对于飞行员而言，熟悉偏航系统的工作原理和操作方法是非常重要的，这可以帮助他们更好地控制飞机，保证飞行的顺利和安全。
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第十一章 偏航系统
第十一章偏航系统安全注意事项！在进行偏航轴承连接螺栓力矩检查时，螺钉位置调整好后，必须关闭偏航才能进行操作，防止机组自动偏航造成人员、设备伤害！每三个月检查偏航轴承外齿圈润滑情况，防止因齿面缺少润滑导致重大设备损坏！1．偏航系统概述偏航系统位于塔筒与主机架之间，由三组偏航驱动装置、偏航轴承、偏航传感器、偏航扭缆开关等组成。
偏航轴承外齿圈与塔筒紧固在一起，偏航轴承内圈、偏航驱动装置与主机架紧固在一起。
偏航时驱动装置工作，驱动机舱与偏航轴承内圈绕着外齿圈转动，从而准确跟踪风向变化。
当风向改变时，风向标将信号传到主控系统，主控系统控制驱动装置工作，小齿轮在大齿圈上转动，从而带动机舱转动。
主控系统通过改变供给驱动电机的三相电源的相序，从而使得机舱可以顺时针、逆时针两个方向旋转，旋转方向和旋转角度由偏航传感器进行检测。
当机舱向同一方向偏航的角度达到一定值时，此时表明电缆扭曲一定达到一定程度，必须进行解缆，主控系统将控制机组快速停机并反方向偏航解缆。
机组通过偏航扭缆开关提供了电缆扭缆的冗余保护，当偏航传感器或主控系统出现异常导致机组过度扭缆时，到达一定角度后触发扭缆开关，机组停机保护。
2．偏航系统组成部件3．偏航电机检查与维护3.1 外观检查检查偏航电机表面是否有污染物，如有则及时用无纤维抹布和清洗剂进行清理。
检查偏航电机表面是否有油漆脱落，如有则按照相关技术要求及时补上。
3.2 噪音检查手动偏航，检查偏航电机噪音情况。
3.3 偏航电机制动器检查手动触发偏航电机制动器抱闸打开、关闭，检查抱闸打开、关闭声音是否正常。
3.4 偏航电机接线盒检查检查偏航电机接线盒内电缆接线是否紧固，如有松动则应进行紧固。
3.5 偏航电机与偏航齿轮箱连接螺栓力矩检查使用合适的力矩扳手按规定要求检查偏航电机与偏航齿轮箱连接螺栓力矩。
4．偏航齿轮箱检查与维护南京高传电气有限公司1500KW系列风电机组偏航齿轮箱通常采用四级行星传动，其基本传动结构如图所示：4.1 外观检查检查偏航齿轮箱表面是否有污染物，如有则及时用无纤维抹布和清洗剂进行清理。
偏航系统的工作原理
偏航系统的工作原理
偏航系统是飞机上的一个重要系统，用于保持航向稳定并防止飞机偏离预定航线。
它的工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 航向感知：偏航系统首先需要感知飞机的实际航向。
这通常通过飞机上的磁罗盘或惯性导航系统（INS）来实现。
磁罗盘
通过感应地球的磁场并测量飞机相对于北向的角度来确定航向。
INS则使用加速度计和陀螺仪等传感器来计算和跟踪飞机的航向。
2. 目标航向设定：飞行员通过飞机的自动驾驶系统或驾驶舱中的控制面板设置目标航向。
这是飞机应该沿着的预定航线的方向。
3. 偏航检测：偏航系统会将实际航向与目标航向进行比较，以便检测飞机是否存在偏离。
如果实际航向与目标航向之间有明显差异，则偏航系统会触发下一步骤。
4. 偏航修正：一旦偏航系统检测到飞机偏离目标航向，它会采取相应措施来修正偏航。
这可以通过控制飞机的方向舵以调整飞机的航向，或者通过调整引擎的输出来施加侧向力，使飞机恢复到目标航向上。
5. 反馈控制：偏航系统会持续监测飞机的实际航向和修正的效果，并进行反馈控制以确保飞机保持在目标航向上。
如果飞机再次偏离，偏航系统会及时采取适当的措施进行修正。
通过上述步骤，偏航系统能够有效地保持飞机的航向稳定，并及时纠正任何可能的偏离，从而确保飞机顺利按照预定航线飞行。
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。
偏航制动系统[整理版]
![偏航制动系统[整理版]](https://img.taocdn.com/s3/m/f75ab7253868011ca300a6c30c2259010202f3d2.png)
第一个2.1 总描述按照下面的几页描述该平台，设计用在风力条件中，按照IEC TC lla.A vantis A V908 平台设计为全范围的俯仰，可变速度风力发电机，带有一个直驱，多极环式发电机。
通过一个电气俯仰系统实现功率调节，在用于高安全系统的3个独立叶片轴的直流技术的基础上。
在两个主轴承中支持的转子。
电气系统包括一个多极同步环式发电机，永久磁铁驱动，四个象限IGBT-转换器用于全面转换。
转子和机舱在上风向定位，通过一个主动式偏航系统对齐到风向。
设计风力发电机在标准和极限气候条件中的操作。
所有材料可用于在以后定义的环境中操作。
通过另外的集热器（像加热器）等，可采用传感系统像热交换器，润滑，或特殊电气元件能够每隔6个月进行标准维修。
所有元件的总设计允许维修间隔增加到12个月，采用标准磨损和破损件。
标准条件和极限条件的温度范围5.1 制动力矩和速度参数6 设计要求和元件详细说明系统的设计（液压管路，制动钳零件结构和螺栓连接）要根据IEC61400Ed.3来进行。
6.1偏航制动钳使用无石棉衬垫。
制动衬垫有一个摩擦值，根据表5-1，在温暖，磨损和变动的衬垫摩擦系数状态下，确保摩擦值在最小的力矩之上。
供应商确保考虑制动盘的温度，且衬垫不可以超过使用材料的建议值。
制动衬垫的使用寿命至少2年。
在制动器使用和整个使用寿命过程中，一致的摩擦值有±10%公差。
必须给出衬垫的耐温性。
6.1.1 偏航制动盘制动盘安装在塔顶法兰和偏航轴承之间。
下面给出了尺寸。
制动盘由S355J2G3或一个相类似的材料做成。
制动盘的表面粗糙度Ra=6.3um.6.1.2 螺栓连接按照VDI2230或其他建议标准设计螺栓连接。
作为偏航制动器的总系统—机座座板连接有一定的生硬，进行一个有限元件调查，为了确定螺栓连接内部应力分布的“物理系数”。
螺栓的预紧使用系数和相关安装方法必须与RSB讨论。
6.2 噪声放射机械在机械壳体内元件的噪音不应超过70dB(A)，没有音质。
风力发电机组偏航系统详细介绍
风力发电机组偏航系统详细介绍一、引言随着可再生能源的快速发展，风力发电成为了新兴的清洁能源选择之一、风力发电机组的偏航系统是其核心组成部分之一，它能够使风力发电机组在不同风向下旋转，实现最大风能有效利用。
本文将详细介绍风力发电机组偏航系统的原理、构成和工作过程。
二、原理1.风向感知：通过风速传感器和风向传感器，实时感知风的强度和方向。
2.控制系统：根据风向传感器的反馈信息，计算出偏航控制参数，并传递给执行机构。
3.执行机构：根据控制系统的指令，调整风轮的朝向，使其与风向保持一致。
三、构成1.传感器：风力发电机组偏航系统中的传感器主要包括风速传感器和风向传感器。
风速传感器用于感知风的强度，而风向传感器则用于感知风的方向。
2.控制系统：控制系统是风力发电机组偏航系统的核心部分，主要包括控制算法和控制器。
控制算法根据风向传感器的反馈信息计算出偏航控制参数，而控制器则将这些参数传递给执行机构。
3.执行机构：执行机构负责调整风力发电机组的朝向，使其与风向保持一致。
常见的执行机构包括偏航控制器、偏航电机等。
四、工作过程1.感知风向：风力发电机组偏航系统通过风向传感器感知风的方向。
2.计算控制参数：根据风向传感器的反馈信息，控制算法计算出偏航控制参数。
3.传递控制参数：控制器将计算得到的偏航控制参数传递给执行机构。
4.调整朝向：执行机构根据控制参数的指令，调整风力发电机组的朝向，使其与风向保持一致。
5.持续监测：风力发电机组偏航系统持续监测风的方向，根据实时的风向信息进行调整，实现持续稳定的发电。
五、总结风力发电机组偏航系统是风力发电的关键技术之一，它能够在不同风向下实现最大风能有效利用。
本文详细介绍了风力发电机组偏航系统的原理、构成和工作过程。
通过合理的感知、计算和调整机制，风力发电机组能够始终面向风向，实现高效稳定的发电效果。
随着风力发电技术的不断发展，风力发电机组偏航系统也将不断完善，为可再生能源的发展做出更大的贡献。
风力发电机组偏航系统
风力发电机组偏航系统偏航系统的功能是驱动风轮跟踪风向的变化，使其扫掠面始终与风向垂直，以最大限度地提升风轮对风能的捕获能力。
偏航系统位于塔架和主机架之间，一般由偏航轴承、偏航驱动装置、偏航制动器、偏航计数器、纽缆保护装置、偏航液压装置等几个部分组成，结构简图如图2-17所示，包含外齿驱动[图2-17（a）]和内齿驱动[图2-17（b）]两种形式。
当风向改变时，风向仪将信号传输到控制装置，控制驱动装置工作，小齿轮在大齿圈上旋转，从而带动机舱旋转使得风轮对准风向。
机舱可以两个方向旋转，旋转方向由接近开关进行检测。
当机舱向同一方向偏航的角度达到700°（根据机型设定）时，限位开关将信号传输到控制装置后，控制机组快速停机，并反转解缆。
偏航驱动装置可以采用电动机驱动或液压马达驱动，制动器可以是常闭式或常开式。
常开式制动器一般是指有液压力或电磁力拖动时，制动器处于锁紧状态；常闭式制动器一般是指有液压力或电磁力拖动时，制动器处于松开状态。
采用常开式制动器时，偏航系统必须具有偏航定位锁紧装置或防逆传动装置。
图2-17 偏航系统结构简图1.偏航轴承偏航轴承的轴承内、外圈分别与机组的机舱和塔体用螺栓连接。
轮齿可采用内齿或外齿形式。
内齿形式是轮齿位于偏航轴承的内圈上，啮合受力效果较好，结构紧凑；外齿形式是轮齿位于偏航轴承的外圈上，加工相对来说比较简单。
具体采用哪种形式应根据机组的具体结构和总体布置进行选择。
偏航齿圈结构简图如图2-18所示。
（1）偏航齿圈的轮齿强度计算方法参照DIN3990—1970《圆柱齿轮和圆锥齿轮承载能力的计算》和GB 3480—1997《渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法》及GB/Z 6413.2—2003《圆柱齿轮、锥齿轮和准双曲面齿轮胶合承载能力计算方法：第2部分》进行计算。
在齿轮的设计上，轮齿齿根和齿表面的强度分析，应使用以下系数：图2-18 偏航齿圈结构简图＞1.0；对轮齿齿根断裂强1）静强度分析。
偏航系统的作用
偏航系统的作用偏航系统是风力发电机组特有的伺服系统。
它主要有两个功能：一是使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，自动解缆。
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：下文将对偏航控制系统的各机构进行分析：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。
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。
3、扭揽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。
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。
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限位开关 大齿圈
接近开关
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风力发电机组的偏航系统
风力发电机组的偏航系统一般分为被动偏航 系统和主动偏航系统。 被动偏航系统：多用于小型的独立风力发电 系统，由尾舵控制，风向改变时，被动对风。 主动偏航系统：多用大型并网型风力发电系 统，由位于下风向的风向标发出的信号进行主动 对风控制。
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尾舵对风
被动偏航系统---尾舵对风是最常用 的一种对风装置, 它广泛用于小、微 型风力机。
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偏航系统
功能：改变机舱朝向以实现对风、解缆保护
主要部件：
偏航大齿圈 侧面轴承
滑垫保持装置
滑动衬垫 偏航驱动装置
圆弹簧即调整螺栓
偏航计数器 风速风向仪
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偏航系统装配位置
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偏航系统结构
风轮安装在机舱前端，机舱安装在塔架上，机舱能以塔架轴线为轴转 动，使风轮面对来风。 塔架顶端的塔筒法兰上安装偏航轴承，偏航轴承的外圈固定在塔架顶 端，偏航轴承的内圈将用来安装机舱底盘。偏航轴承有很强的轴向承重能 力、能承受径向冲击力与倾覆力矩，在偏航轴承外圈的外围集成着偏航齿 轮。
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偏航系统
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偏航驱动装置
偏航电机及制动器、偏航小齿 轮箱、偏航小齿轮组成了偏航驱动 装置，他们、和主机架用螺栓件连 接在一起。 每个齿轮箱还有一个外置的透 明油位计，用于检查油位。 偏航电机内部含有温度传感器，控 制绕组温度在155℃之内。
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偏航系统工作过程
首先，假设现在是东南风，风电机组正常工作，机舱叶 轮处于迎风状态，即朝向东南方向，但是随着时间变化，风 向逐渐的变化为南风了，那么机组就不能在原来位置工作了 。 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。 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。
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主动偏航系统
测风系统
风力机要能最大的捕获风能必须准确的对风，控制风力机准确对风必须知道 风向，所以测量风向是第一件事。什么时候达到切入风速启动风力机工作、什么 时候进入额定转速、什么时候达到切出风速停止风力机。 机械式风速风向仪由于造价低、易维护，在目前风力机对风中仍在广泛应用。 测风仪安装在机舱后部顶上，左右两套相互备用与相互校验。
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偏航系统结构
机舱底盘安装在偏航轴承的内圈上，机舱底盘是风力机主轴、齿轮箱 、发电机等设备安装的机座，也叫机架。机舱底盘可通过偏航轴承以塔架 轴线为轴转动。
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偏航系统结构
在机舱底盘上安装有偏航驱动电动机，通过电机的减速箱连接小齿轮， 小齿轮与偏航齿轮啮合，偏航驱动电动机旋转时即可推动机舱底盘在塔架上 转动。偏航驱动电动机一般有两台至四台。
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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。