偏航制动器工作原理
风力发电机组偏航控制系统技术分析及应用
风力发电机组偏航控制系统技术分析及应用风力发电作为可再生清洁能源，能够实现将风能进行转化为电能加以利用，在能源替代与节能减排的低碳电力发展中扮演重要角色。
风速具有概率随机性和参数模糊性的多重不确定性特征，需要对风力发电机组进行偏航控制，本文详细对风力发电机组偏航控制系统技术进行了分析，并介绍了风力发电机组偏航控制系统技术的相关应用情况。
标签：风力发电;机组;偏航;控制技术0 引言风能作为一种清洁的可再生能源而越来越受到人们的关注，作为风能利用的主要形式，风力发电备受瞩目。
风力发电过程中，风向可能会随时变化，这就需要对风电机组进行偏航控制。
偏航控制是在可用风速范围内对风电机组自动准确控制，从而提高风能的利用率。
目前偏航角度的测量通常采用电位计的方式进行，由于电位计的本身特性缺陷，以及电位计输出的信号极易受到外界的干扰，而且，电位计的长期使用也可能会使得偏航角度对应的信号出现异常，需要对偏航角度的测量方法加以改进，提高风力发电机组偏航控制系统的控制性能。
本文首先分析了风力风电机组的基本结构和基本原理，之后阐述了风力发电机组具体的偏航控制技术。
1 风力发电机组1.1 海上风电概述当下我国正在进行能源转型，走绿色发展道路已经成为共识，海上风电则是推动这一战略早日落地的重要力量。
对中国来说尤其如此，我国沿海11个省份的GDP约占全国的一半，总能耗也占全国的一半左右。
对于这些地区而言，海上风能资源丰富，新能源电力消纳能力强，大力发展海上风电将是加快能源转型进程的重要手段。
目前我国海上风电开发已经进入了规模化、商业化发展阶段。
我国海上风能资源丰富，根据全国普查成果，我国5～25米水深、50米高度海上风电开发潜力约2亿千瓦;5～50米水深、70米高度海上风电开发潜力约5亿千瓦。
根据各省海上风电规划，全国海上风电规划总量超过8000万千瓦，重点布局分布在江苏、浙江、福建、广东等省市，行业开发前景广阔。
近年来海上风电得到了大力发展，国家出台了多项政策鼓励发展海上风电，并走出国门开始与国外共同开发海上风电资源。
偏航阻尼器工作原理
偏航阻尼器工作原理
偏航阻尼器是飞机的一个重要部件，用于控制飞机在飞行过程中的偏航动作。
其工作原理可以简要概括如下：
1. 传感器检测偏航动作：偏航阻尼器通常配备有多个传感器，如陀螺仪和气压计等，用于检测飞机的偏航动作。
这些传感器会实时测量飞机的偏航速率、方向和加速度等数据。
2. 数据处理和分析：传感器获取到的偏航数据将被传输到飞机的电子控制系统中。
在控制系统内部，这些数据将被进行处理和分析，以评估飞机的偏航状态和动作。
3. 控制信号发出：基于传感器数据的分析结果，控制系统将发出相应的控制信号，用于调节偏航状态。
这些信号可以通过液压或电子方式传递给偏航阻尼器。
4. 阻尼器调节偏航动作：根据控制信号的输入，偏航阻尼器开始调节飞机的偏航动作。
它可以通过改变相关的气动力或机械结构来实现这一调节效果。
5. 偏航稳定：通过持续的监测和调节，偏航阻尼器能够使飞机保持稳定的偏航状态。
它可以减小飞机的偏航摆动，提高飞行的稳定性和平稳性。
需要注意的是，具体的偏航阻尼器工作原理可能有所差别，因为不同飞机和不同型号的偏航阻尼器可能采用不同的技术和机
制。
上述原理仅为一个基本的描述，以帮助读者对偏航阻尼器的工作过程有一个初步了解。
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常见机械故障原因分析
风力发电机组偏航系统常见机械故障原因分析摘要：风能是一种可再生的清洁能源，也是一种取之不尽、用之不竭的绿色环保能源，符合绿色发展的要求，也是未来资源利用的新方向。
风力发电在近年来不断发展，取得了巨大的成果，技术和总装机容量上都有很大的提升。
风能的高效利用需要风力发电机组对风资源的高效捕捉偏航系统，一旦偏航系统发生故障，就会影响风力发电机组的正常运行。
关键词：风力发电；机组；偏航系统；故障分析1.引言为了实现人与自然的和谐发展，走绿色发展之路，需要利用新型能源来发展经济。
其中，风能就是一种非常好的可再生清洁能源，由于风的方向不断发生变化，风力发电机组需要依靠偏航系统不断调整方向，才能最大限度地利用风能，提高发电效率，让风电行业的发展规模化。
同时，偏航系统提供必要的锁紧力矩，可以保证风机的安全运行。
因此，必须要保证风力发电机组的偏航系统的稳定性，最大程度保证风机对风能的利用效率，减少故障的发生。
1.风力发电机组偏航系统概述1.偏航系统结构风力发电机组的偏航系统通常有偏航检测机构（包括风速仪、风向标、偏航角度编码器等）、控制机构（包括PLC、电控系统）、执行机构（包括驱动电机、减速器、小齿轮、轴承齿盘、轴承、润滑系统、制动系统等）几部分组成。
其中，偏航轴承分为滑动轴承和滚动轴承。
1.偏航系统作用作用有两方面：一方面是偏航系统与控制系统互相配合，让风轮始终处于迎风状态，最大限度吸收风能，提高风力发电机组的发电效率；另一方面提供必要的锁紧力矩，保障风力发电机组在完成对风动作后能安全定位运行。
1.偏航系统分类偏航系统分为两种系统：被动式和主动式。
被动式偏航系统利用风压产生转矩使风轮对风后，容易发生电缆过扭故障，因此在现实中很少采用。
主动式偏航系统的原理是利用电力或液压驱动使风轮对风。
1.偏航系统工作原理风力发电机组偏航系统是利用检测机构将当前机组的风速、风向信号传递给PLC，而后PLC计算出对风角度，判断是否启动偏航系统，达到启动的条件时，由PLC发出指令，进行具体动作实施：首先由偏航系统电机打开电磁刹车、刹车系统液压站泄压，随后PLC发出偏航信号，偏航接触器控制信号，继而发出偏航软启动信号，偏航电机开始运行。
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。
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。
金风2.5MW机组液压、偏航及润滑控制系统
二、金风2.5MW机组偏航系统及润滑系统 偏航电机控制主电路3
尾声：
本课程就讲到这里，如果有什么问题， 欢迎大家踊跃的提出来，我们共同探讨。
同时也希望各位在各自的工作岗位上能 像雄鹰一样自由的翱翔。
本节推荐书籍及资料： 《GW DK3.683.010DL V9 2.5MW机舱电控系统I型电气原理图（陆上普通型）》 《2.5MW液压站图纸》 《液压站CWH09 058 S02 00操作与维护手册》 《金风林肯润滑手册》 《林肯集中润滑在风机上的应用.PPT》 《设备润滑基础》
偏航制动器的安装位置
二、金风2.5MW机组偏航系统及润滑系统
二、金风2.5MW机组偏航系统及润滑系统
偏航刹车盘
二、金风2.5MW机组偏航系统及润滑系统
偏航系统的润滑部分
1—自动加脂器，2—溢流阀，3—油管，4—渐进式分油器，5—渐进式分配器，7—油管连接 对丝，8—堵丝，9—三通，15—弯头，21—毛毡齿润滑器
二、金风2.5MW机组偏航系统及润滑系统
自动加脂器
二、金风2.5MW机 3 – 单向阀 吸油阶段 1 – 偏心轮 2 – 柱塞 3 – 弹簧 4 – 单向阀
打油阶段 1 – 偏心轮 2 – 柱塞 3 – 弹簧 4 – 单向阀
二、金风1.5MW机组偏航系统及润滑系统
谢 谢 大 家！
金风机组采用主动偏航对风形式。在机舱后部有两个互相独立的传 感器——风速仪和风向标。风向标的信号反映出风机与主风向之间有偏 离，当风向持续发生变化时，控制器根据风向标传递的信号控制三个偏 航减速器转动机舱对准主风向，机组偏离主风向的一般误差在±4度内。
偏航条件：1、检测60s平均风向，偏差25度持续20s后开始偏航； or2、检测60s平均风向，偏差15度持续50s后开始偏航； or3、检测60s平均风向，偏差9度持续1.5m后开始偏航。
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。
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偏航制动器工作原理
偏航制动器是飞机上的一个重要部件，它的主要作用是帮助飞
行员控制飞机的偏航运动。
偏航制动器的工作原理涉及到飞机的气
动力学和控制系统。
首先，偏航制动器通常由水平安定面上的一对对称的舵面组成，它们可以通过飞机的飞行控制系统来控制。
当飞行员需要对飞机进
行偏航控制时，飞行控制系统会发送指令给偏航制动器，使其产生
适当的偏航力。
其次，偏航制动器的工作原理涉及到气动力学。
当飞机发生偏
航运动时，空气流经偏航制动器会产生力和力矩，从而产生偏航力
来抵消飞机的偏航运动。
这些力和力矩的产生与偏航制动器的设计、位置和飞行状态等因素密切相关。
此外，偏航制动器的工作原理还涉及到飞行控制系统。
飞行员
可以通过飞行操纵杆或脚踏板向飞行控制系统发送指令，飞行控制
系统再将指令传达给偏航制动器，从而实现对飞机偏航运动的精确
控制。
总的来说，偏航制动器通过飞行控制系统控制舵面，利用气动力学原理产生偏航力来帮助飞行员控制飞机的偏航运动。
这样的设计能够确保飞机在飞行中保持稳定和平衡，提高飞行的安全性和舒适性。