偏航系统的作用
偏航系统对风电机组发电量的影响
偏航系统对风电机组发电量的影响摘要：偏航控制系统是风机控制系统中的重要组成部分。
它通过机舱顶部的风向标发出的位置信号进行主动偏航对风，保证风机叶轮时刻处于迎风位置。
为此在风力机组中，偏航系统的精准对风，对风电机组发电量影响很大。
我们在对偏航系统调试的精准性上，进行了积极探索和实践，也取得了明显的经济效益。
关键词：偏航系统；风电机组；发电量；影响1偏航系统对风机发电能力的影响偏航系统是风机控制系统中重要组成部分，它实现了风机的自动对风，使风机在随机风向下始终保持迎风状态。
由于偏航系统对风机的准确正常对风起着重要作用，因此风机的偏航系统的正常与否影响着风机是否能够达到最佳发电状态。
偏航系统影响风机达到最优发电能力的因素有以下两点：1.1偏航压力的正常与否偏航系统的压力有两种，一种是偏航制动压力，另一种是偏航余压，这两种压力是否在标准范围内，都能使风机受到影响，偏航余压不在标准范围内，会延长风机的正常对风时间；偏航制动压力不在标准范围内，影响风机的正常制动，压力过大会引起风机的震动，压力不足使风机对风不准确，延长风机的正常对风时间。
1.2偏航测风系统是否准确偏航测风系统由两部分组成：一是风向标，二是风速仪。
风机能够正常对风是通过风向标完成的，它能够使风机准确的处于迎风状态，风向标在调整过程中存在一定的偏差，但不会太大，若出现较大偏差则使风机不能准确处于迎风状态。
而风速仪能够准确的测量风速，使风机的功率和测量的风速不匹配，这样影响风机的功率曲线，导致风机的数据不正常。
2偏航系统的原理3采取的措施为了能够将风机的发电能力发挥到最大，可以采取以下措施进行调整：①调整风机的偏航压力（偏航制动压力和偏航余压）使压力满足要求的正常标准（制动压力140bar～160bar，余压16bar～24bar），从而使风机能够准确对风。
②调整测风系统，通过调整风向标的角度，使风向标在180°时正对机头，以及检测风向标和风速仪对应的电阻值，检测为规定值，从而确认对风的准确性。
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2012-12-15资讯频道偏航系统的主要作用有两偏航系统是水平轴式风力发电机组必不可少的组成系统之一。
使风力发电机组的风轮始终处于迎风状态，其一是与风力发电机组的控制系统相互配合，个。
以保障风力发其二是提供必要的锁紧力矩，充分利用风能，提高风力发电机组的发电效率；被动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。
电机组的安全运行。
舵轮常见的有尾舵、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，和下风向三种；通常都采用主动偏航的齿轮驱动对于并网型风力发电机组来说，齿轮驱动和滑动两种形式。
形式。
1．偏航系统的技术要求1.1. 环境条件在进行偏航系统的设计时，必须考虑的环境条件如下：1). 温度；2). 湿度；3). 阳光辐射；雨、冰雹、雪和冰；4).5). 化学活性物质；机械活动微粒；6).盐雾。
风电材料设备7).近海环境需要考虑附加特殊条件。
8).应根据典型值或可变条件的限制，确定设计用的气候条件。
选择设计值时，应考虑几气候条件的变化应在与年轮周期相对应的正常限制范围内，种气候条件同时出现的可能性。
不影响所设计的风力发电机组偏航系统的正常运行。
1.2. 电缆必须使电缆有足够为保证机组悬垂部分电缆不至于产生过度的纽绞而使电缆断裂失效，电缆悬垂量的多少是根据电缆所允许的扭转角度确定的悬垂量，在设计上要采用冗余设计。
的。
阻尼1.3.偏航系统在机组为避免风力发电机组在偏航过程中产生过大的振动而造成整机的共振，阻尼力矩的大小要根据机舱和风轮质量总和的惯性力矩来偏航时必须具有合适的阻尼力矩。
只有在其基本的确定原则为确保风力发电机组在偏航时应动作平稳顺畅不产生振动。
确定。
阻尼力矩的作用下，机组的风轮才能够定位准确，充分利用风能进行发电。
1.4. 解缆和纽缆保护偏航系统的偏航动解缆和纽缆保护是风力发电机组的偏航系统所必须具有的主要功能。
风力机偏航系统
限位开关
大齿圈
接近开关
17
18
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。
15
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。
3
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。
4
尾舵对风
5
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。
风电机组偏航系统ppt课件
3.3 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，他们是通过螺栓及内部的花键连接成一体的， 再共同和主机架用螺栓件连接在一起。偏航驱动装置共有 4组，每一个偏航驱动装置与主机架连接处的圆柱表面都 是偏心的，以达到通过旋转整个驱动装置调整小齿轮与齿 圈啮合侧隙的目的。每个齿轮箱还有一个外置的透明油位 计（参考图11.2.1），用于检查油位。油位计是通过管路 和呼吸冒及加油螺塞连着的，当油位低于正常油位时，旋 开加油螺塞补充规定型号的润滑油。
• 另外侧面轴承还有6个mm的孔分布于圆弧内圈， M36螺 栓通过这些孔将侧面轴承与主机架紧固在一起。当机舱需 要偏航时，侧面轴承带动滑动衬垫随机架共同旋转。
• 下滑动衬垫是特殊材料制作的圆形垫片，厚度10mm，直 径100mm，具有自润滑的功能，也就是在滑动过程中滑 动垫片自产生润滑材料，无需加注润滑油。
• 偏航齿圈通过88个M36高强度螺栓与塔架 紧固在一起，齿圈内圈有一阶梯，上下面 都是和滑动衬垫配合。四个偏航小齿轮就 是和这个大齿圈啮合并围绕着它旋转的， 从而带动整个机舱旋转。
3.4 接近开关
• 接近开关是一个光传感器，利用偏航齿圈齿的高 低不同而使得光信号不同来工作，采集光信号并 计数。通过一左一右两个接近开关采集的信号， 控制系统控制机组偏航不超过650度，防止线缆 缠绕。
• 接近开关是安装到支架上的，在主机架正前方， 调整背紧螺母可以调整接近开关和偏航齿圈齿顶 之间的距离，为了采集到信号，这个距离应保持 在2.0mm至4.0mm。
3.6 限位开关
• 限位开关也是防止电缆缠绕而设置的传感器，当 机舱偏航旋转圈数达到700度时，限位开关发出 信号，整个机组快速停机。
风机偏航系统介绍
机械式
传统式
共振式
偏航系统常见故障
一、齿圈齿面磨损的原因： 1、齿轮的长期啮合运转；2、相互啮合的齿轮齿侧间隙
中渗入杂质；3、润滑油或润滑脂严重缺失使齿轮副处于干 摩擦状态。 二、液压管路渗漏的原因：
1、管路接头松动或损坏；2、密封件损坏。 三、偏航压力不稳的原因：
1、液压管路出现渗漏；2、液压系统的保压蓄能装置出 现故障；3、液压系统元器件损坏。 四、异常噪音的原因：
偏航驱 动电机
侧面轴承
偏航驱动 减速器
偏航 滑板
偏航轴承
偏航轴承的形式可以分为外齿和内齿形式，外齿又分为 带轴承和不带轴承的。
外齿不带轴承齿圈
偏航计数器 偏航轴承
接近开关
主机架
偏航大齿圈
侧面轴承
划垫保持装置 锁紧螺母
调整螺栓
径向滑板
滑盘
顶部圆盘
导向板
弹簧垫 调节螺栓
偏航爪室
滑板
润滑管
滑板由 PETP塑料制成
外齿带轴承齿圈
偏航内齿圈
偏航计数器
❖ 任务：
▪ 第一，在机舱偏航超出 限制时，检测到被触发 的硬件开关。
▪ 第二，发出一个信号来 测量机舱的精确位置。 这个信号是在旋转编码 器内可选的编码器来发 出的。
在偏航系统的偏航动作失效后，电缆的扭绞达到 威胁机组安全运行的程度而触发该装置，使机组进行 紧急停机。
1、润滑油或润滑脂严重缺失；2、偏航阻尼力矩过大； 3、齿轮副齿轮损坏；4、偏航驱动装置中油位过低。
五、偏航定位不准确的原因：
1、风向标信号不准确；2、偏航系统的阻尼力矩过大或 过小；3、偏航制动力矩达不到机组的设计值；4、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。
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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。
当风速超过25 m/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。
4、偏航编码器
偏航编码器是一个绝对值编码器，可以准确记录偏航位置。
因为绝对编码器由机械位置决定的每个位置的唯一性，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。
这样，编码器的抗干
扰特性、数据的可靠性大大提高了。
5、软启动器
软启动器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间。
这种电路如三相全控桥式整流电路，使用软启动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。
待电机达到额定转数时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。
软启动器同时还提供软停车功能，软停车与软启动过程相反，电压逐渐降低，转数逐渐下降到零，避免自由
停车引起的转矩冲击。
图1 软启动器控制电机的主电路图
图1为软启动器控制电机的主电路图，图2为电机启动电压变化曲线，图三为软
启动器的接线图和电气图。
图2 电机启动电压变化曲线
图3 软启动器的接线图和电气图
6、偏航机构
偏航系统是由回转支撑轴承、弹簧阻尼装置和四台电机驱动的齿轮传动机构组成的。
带有内齿的偏航轴承用螺栓连接在塔筒顶部，外环与机舱座连接，内环与塔架法兰连接。
在偏航系统中驱动机构一般都是由电机加减速机构成，电机是偏航的动力来源，减速机是将电机输出的高速转变成低速的机构，那么在一般的偏航系统中偏航刹车部分一般由两部分组成，一个是安装在驱动电机后端的电机电磁制动器，一部分是安装在偏航轴承附近的液压偏航。
偏航时10个刹车盘处于半释放状态，偏航系统压力约45bar; 自动解缆时刹车盘处于全释放状态。
参考链接：
中国风机网。