王双林

（福建省福能新能源有限责任公司，福建莆田　351146）

　　摘　要：本文将介绍V80——2.0MW风力发电机偏航系统的基本结构，基本功能及风力发电机偏航系统的工作原理，针对V80——2.0MW风力发电机偏航系统经常出现的故障提出了相应的解决措施。

　　关键词：偏航系统；原理；故障；分析

　　1　偏航系统的作用

　　偏航系统是兆瓦级风力发电机众多系统中的一个重要部分。偏航系统在风机运行过程中主要功能有三个：（1）保证风机在以下运行模式时迎风：——运行（RUN）和停止（PAUSE）模式（VMP——软件）。——发电（PRODUCTION）或空转（IDLE）模式（PHOENIX——软件）；（2）控制电缆绞扭情况，必要时进行电缆解缆操作；（3）测量机舱方位^[1]。

　　2　偏航系统的组成及原理

　　偏航系统是由偏航控制系统、偏航驱动装置组成的，其中偏航控制系统包括：风速仪计数器模块CT3218、超声波风速仪FT、偏航传感器输入模块、机舱位置传感器等几个部分；偏航驱动装置包括4台ABB690V2.2kw的偏航驱动电机、4台每包含一个三级行星齿轮（输出）和一个非自锁蜗轮（输入）的偏航齿轮、偏航大齿圈、偏航轴承、11个偏航卡钳、自动偏航加脂泵等几个部分组成。为了使风机的运行工作时始终处于迎风面，于是设计师就在风机系统里设计偏航系统，超声波风速仪将测到的风速风向信号传给风机CT3601处理器，经过分析后偏航系统的驱动装置开始工作使风机尽可能的减少风能损失，增加有效工作时间。维斯塔斯风机偏航刹车主要靠偏航电机尾部的刹车进行制动，当偏航系统启动时，偏航电机尾部的刹车系统得电处于释放状态，当风向变化低于+10°时CT3601处理器给出偏航电机停止转动指令时，偏航电机停止，电机尾部的刹车失电处于刹车状态，将机舱固定在迎风位置上，以获得Z大风能。

　　在偏航系统中包括偏航传感器，防止从机舱悬挂下来的电缆会扭曲，发生绞缆。控制器从偏航传感器得到关于绞缆的信息。偏航传感器直接通过与偏航齿环啮合的小齿轮进行测量，如果电缆在多次偏航时造成绞缆，那么在下次偏航系统启动时，CT3601根据电缆绞缆的情况，偏航系统将做出相应方向的转动，使被绞缆的电缆重新回到顺缆的位置上。偏航传感器上有4个凸轮，它们可与微型开关连接/断开。它们一起共同测量绞缆的次数。偏航传感器还内置了一个用来测量机舱位置的装置。传感器S102是一个常开节点（0=断开），在节点闭合时，（1=闭合），表示电缆顺时针（CW）绞缆1.8到3.8圈。传感器S103是一个常开节点（0=断开），在节点闭合时，（1=闭合），表示电缆逆时针（CCW）绞缆1.8到3.8圈。传感器S104（绞缆停止）是一个常闭节点（1=闭合），当电缆绞缆顺时针或逆时针约3.8圈，该节点断开，（0=断开），这称为偏航停止。信号S105（偏航脉冲）大概每偏航150度改变一次，控制器用这个信号对偏航系统进行检查。如果电缆逆时针或顺时针绞缆约3.8圈，会发出报警，如果运行模式允许，风机会开始解缆。如果电缆绞缆在1.8圈和3.8圈之间，风机只在不发电的时候进行自动解缆。在顺时针绞缆1.8圈和逆时针绞缆1.8圈范围内，风机自由偏航，不会进行自动解缆。可以通过使风机偏航，对自动解缆进行手动测试。在达到偏航停止（S104节点断开）时，风机自动开始解缆。偏航加脂泵是负责给偏航轴承及偏航大齿圈的润滑加脂的工作。

　　3　偏航系统常见故障分析

　　风力发电机偏航系统常见故障有以下几种：

　　（1）偏航大齿圈与偏航齿轮啮合齿面磨损严重，其主要的原因有：①风向变化频繁齿轮啮合处长期啮合运转，②相互啮合的齿轮啮合处渗入影响齿轮运行的杂质，③偏航自动加脂泵中的润滑脂严重缺失使齿轮啮合处于干摩擦状态。

　　（2）偏航过程中出现异常噪声，其主要的原因有：①偏航卡钳及偏航大齿面的润滑油或润滑脂严重缺失，②偏航卡钳的偏航阻尼力矩过大或者过小，没有严格按照维护手册对偏航卡钳力矩进行校验，③偏航系统中的大齿面出现轮齿损坏，造成在偏航的过程中没有办法平顺的过渡。④偏航驱动装置中的减速机里面油位过低，造成偏航减速机润滑不足，出现偏航减速机卡涩情况。

　　（3）偏航定位不准确，其主要原因有：①风速仪检测出来的的信号不准确；无法正确定位。②偏航系统的偏航卡钳阻尼力矩值偏大或者偏小；③偏航系统的制动力矩达不到机组的设计值，或者偏航电机刹车系统损坏，无法对偏航停止进行准确定位刹车。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。

　　（4）偏航传感器的故障，在V80风机报出故障条356、extreme yawerror．M/S．，此类故障在处理过程中应检查由顶部控制器模块CT3133 X5输入模块到机舱偏航传感器的接线，若接线正常，则可以拆下机舱偏航传感器，旋转凸轮改变凸轮的凹凸面S102、S103、S104、S105看CT3133 X5输入模块上的指示灯是否随着凸轮位置变化能做出相应的变化正常，不正常则更换CT3133 X5输入模块。在测试的同时应该还要检查S102、S103、S104、S105同时还要检查系统设置的解缆参数是否正确。其他原因还有可能是固定偏航传感器的连接螺栓松动；偏航传感器底部与大齿圈啮合的齿轮损坏；连接偏航传感器反馈信号模块电缆损坏；固定S102、S103、S104、S105偏航凸轮螺丝松动，也会造成偏航传感器故障^[2]。

　　（5）偏航驱动装置方面故障，在V80风机报出故障条186偏航电机热保护动作，其主要原因有：①偏航电机绕组短路；②偏航电机轴承卡涩；③偏航驱动系统的涡轮蜗杆或者偏航减速机断齿，其中行星轮与太阳轮无法正常啮合，出现卡死情况；④偏航大齿圈与偏航减速机出现断齿情况。登机作业时应先对偏航电机的电源接线进行检查，检查电源线是否有断线情况，检查电机接触器、热保护是否存在不动作情况，若有则更换新的电源线及接触器。使用钳型电流表对偏航电机运行时电流进行测量，通过测量电流的大小可以判断四台电机中某台电机故障。

　　（6）偏航齿轮箱的上方蜗轮蜗杆因为固定螺栓强度等级不够，经过运行中的不停振动，引起固定螺栓松动，Z后损害齿轮箱内部齿轮。

　　4　结语

　　风机偏航系统作为一种风力发电机运行的主要系统，其故障预防处理技术愈来愈受到人们的重视。风力发电系统中偏航系统的故障预防对风机的正常运行具有重大意义，本文首先对风机偏航系统做简单介绍，接着描述了偏航故障及预防对策，并做了简要分析，总之我们在做好偏航故障的预防前提下，将大大的提高风机的可利用率，降低风机维护成本。

　　参考文献

　　[1]维斯塔斯技术指导手册.百度文库.

　　[2]袁溟，杨俊，武美萍.兆瓦级风机偏航系统仿真分析与优化[J].机械设计与制造工程，2014（8）：18-21.

来源：《江西建材》2017年第1期