厦门风力发电机组偏航系统核心知识点归纳

1、偏航系统的主要作用：

①与控制系统相互配合，使风轮始终处于迎风状态，以便最大限度地吸收风能，提高风力发电机组的发电效率。

②提供必要的锁紧力矩，以保障风力发电机组在完成对风动作后能够安全定位运行。

2、偏航系统的分类：

①被动式偏航系统：利用风压产生转矩使风轮对风，不能实现电缆自动解扭，易发生电缆过扭故障。很少采用。

②主动式偏航系统：电力或液压驱动使风轮对风。

3、布置偏航系统时应考虑如下因素：

①偏航轴承的位置，应与机舱面对称。另外还要将风轮仰角、风轮锥角、运行时叶尖的最大挠度等因素考虑在内，并确保叶尖与塔架外侧的距离大于安全距离。

②偏航阻尼器、驱动器和偏航制动装置应延圆周方向等距离布置，使其作用力均匀分布。否则，驱动偏航时除了旋转力矩外，还会引起附加的剪力，增加偏航轴承的负担。

③尽可能采用内齿圈偏航驱动，使偏航驱动小齿轮、偏航传感器更方便安装、维修和调整。

④偏航装置的滑板安装时，必须使水平接触面和侧面接触面分别可靠贴合，以确保机组安全。

4、偏航系统的主要组成部分：一般由偏航轴承、偏航驱动装置、偏航制动（阻尼）器、偏航计数器、扭缆保护装置、偏航液压装置等部分组成。

5、偏航轴承：

1）结构形式 ：偏航轴承有滑动轴承和滚动轴承两种。

①滑动轴承：由偏航盖板、回转盘、偏航滑板等组成。优点：生产简单，与滚动轴承相比其摩擦力大且能调节，可以省却偏航阻尼器和偏航制动装置，整个系统成本低。缺点：偏航驱动功率比滚动轴承大，机构可靠性较差。

②滚动轴承：是一种回转轴承，由内、外环和滚动体组成。偏航系统有外驱动和内驱动之分。缺点：采用滚动轴承时，系统必须有制动和阻尼装置，因此成本较高。优点：可靠性高，偏航驱动功率较小。

2）材料和强度要求：

①偏航轴承齿圈的材料推荐采用42CrMoA或34CrNiMo6。一般进行淬火和回火热处理工艺，保证齿部和滚道具有足够的强度和硬度。齿轮精度要求达到GB/T 10095规定的8~9级。 齿轮强度分析：a、静强度分析：对齿表面接触强度，安全系数SH>1.0;对轮齿齿根断裂强度，安全系数SF>1.2。b、疲劳强度分析：对齿表面接触强度，安全系数SH>0.6;对轮齿齿根断裂强度，安全系数SF>1.0。一般情况下，对于偏航齿轮，其疲劳强度计算用的使用系数KA=1.3。

②偏航轴承进行强度分析时：在静态计算时，轴承的极端载荷应大于静态载荷的1.1倍，轴承的寿命应按风力发电机组的实际运行载荷计算；制造偏航齿圈的材料还应在-30℃条件下进行V形切口冲击能量试验，要求三次试验平均值不小于27J。

③偏航轴承的润滑应使用制造商推荐的润滑剂和润滑油，通常在轴承的上下端面采用特殊的端面密封，以保持较好的润滑效果。

6、偏航驱动装置：

偏航转动通常由齿轮副完成，齿轮传动又分为外齿啮合和内齿啮合两种形式。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的制动器、而常开式则处于松开状态。偏航驱动装置可以采用电动机驱动或液压马达驱动。驱动装置一般由驱动电动机或液压马达、减速器、传动动齿轮、轮齿间隙调整机构等组成 。由于偏航速度低，偏航装置的减速器一般选用多级行星减速器或蜗轮蜗杆与行星串联减速器。减速机一般采用渐开线四级行星圆柱齿轮传动。偏航驱动齿轮要与偏航驱动环（轮齿）匹配，驱动器的驱动力矩必须大于最大阻力矩。阻力矩包括偏航轴承的摩擦力矩、阻尼机构的阻尼力矩、风轮气动力偏心和质量偏心形成的偏航阻力矩以及风轮的附加力矩等。

7、偏航制动装置和阻尼器：

偏航制动装置有集中式、分散式、主动式和被动式等几种类型。机组偏航过程中，制动器提供的阻尼力矩应保持平稳，与设计值得偏差应小于5%，制动过程不得有异常噪声。制动器额定负载下闭合时，制动衬垫和制动盘的贴合面积应不小于设计面积的50%；制动衬垫周边与制动钳体的配合间隙任一处应不大于0.5mm。

制动钳上的制动衬块由专用的摩擦材料制成，一般采用铜基或铁基粉末冶金材料制成，铜基粉末冶金材料多用于湿式制动器，而铁基粉末冶金材料多用于干式制动器。制动器应设有自动补偿机构，以便在制动衬块磨损时进行自动补偿，保证制动力矩和偏航阻尼力矩的稳定。

8、偏航传感器：

偏航传感器用于采集和记录偏航位移。位移一般以当地北向为基准有方向性。偏航传感器一般有两种类型：一类是机械传感器，另一类是电子式传感器。

9、解缆和扭缆保护：是必须具有的主要功能。

10、偏航转速：

为减少陀螺力矩。偏航系统的偏航转速应根据风力发电机组的功率通过偏航系统力学分析来确定。陀螺力矩大小 与作用在部件上的作用力和偏航速度成正比，因此一般偏航速度都很小。

11、偏航系统的维护:

①每个月检查摩擦片的磨损情况和裂纹。

②当摩擦片的最小厚度不足2mm，必须进行更换。

12、偏航系统的常见故障：

①齿圈齿面磨损的原因：齿轮副的长期啮合运转；相互啮合的齿轮副齿侧间隙中入杂质；润滑油或润滑脂严重缺失使齿轮副处于干摩擦状态。

②液压管路渗漏的原因：管路接头松动或损坏；密封件损坏。

③偏航压力不稳的原因：液压管路出现渗漏；液压系统的保压旭能装置出现故障。

④异常噪声的原因有：润滑油或润滑脂严重缺失；偏航阻尼力矩过大；齿轮副轮齿损坏；偏航驱动装置中油位过低。

⑤偏航定位不准确的原因有：风向标信号不准确；偏航系统的阻尼力矩过大或过小；偏航制动力矩达不到机组的设定值；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。

⑥偏航计数器故障的原因：连接螺栓松动；异物侵入；连接电缆损坏；磨损。