偏航系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組特有的伺服系統(tǒng)。它主要有兩個(gè)功能：一是使風(fēng)輪跟蹤變化穩(wěn)定的風(fēng)向;二是當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由于偏航作用，機(jī)艙內(nèi)引出的電纜發(fā)生纏繞時(shí)，自動(dòng)解纜。
偏航控制系統(tǒng)
偏航系統(tǒng)是一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)，風(fēng)向儀將采集的信號(hào)傳送給機(jī)艙柜的PLC的I/O板，計(jì)算10分鐘平均風(fēng)向，與偏航角度絕對值編碼器比較，輸出指令驅(qū)動(dòng)四臺(tái)偏航電機(jī)（帶失電制動(dòng)），將機(jī)頭朝正對風(fēng)的方向調(diào)整，并記錄當(dāng)前調(diào)整的角度，調(diào)整完畢電機(jī)停轉(zhuǎn)并啟動(dòng)偏航制動(dòng)。偏航控制系統(tǒng)框圖如下圖所示：
下文將對偏航控制系統(tǒng)的各機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析：
1、風(fēng)速儀
風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)有兩個(gè)可加熱式風(fēng)速計(jì)。在正常運(yùn)行或風(fēng)速大于最小極限風(fēng)速時(shí)，風(fēng)速計(jì)程序連續(xù)檢查和監(jiān)視所有風(fēng)速計(jì)的同步運(yùn)行。計(jì)算機(jī)每秒采集一次來自于風(fēng)速儀的風(fēng)速數(shù)據(jù)；每10min計(jì)算一次平均值，用于判別起動(dòng)風(fēng)速和停機(jī)風(fēng)速。測量數(shù)據(jù)的差值應(yīng)在差值極限1.5m/s以內(nèi)。如果所有風(fēng)速計(jì)發(fā)送的都是合理信號(hào)，控制系統(tǒng)將取一個(gè)
平均值。
2、風(fēng)向標(biāo)
風(fēng)向標(biāo)安裝在機(jī)艙頂部兩側(cè)，主要測量風(fēng)向與機(jī)艙中心線的偏差角。一般采用兩個(gè)風(fēng)向標(biāo)，以便互相校驗(yàn)，排除可能產(chǎn)生的誤信號(hào)。控制器根據(jù)風(fēng)向信號(hào)，起動(dòng)偏航系統(tǒng)。當(dāng)兩個(gè)風(fēng)向標(biāo)不一致時(shí)，偏航會(huì)自動(dòng)中斷。當(dāng)風(fēng)速低于3m/s時(shí)，偏航系統(tǒng)不會(huì)起動(dòng)。
3、扭攬開關(guān)
扭纜開關(guān)是通過齒輪咬合機(jī)械裝置將信號(hào)傳遞PLC進(jìn)行處理和發(fā)出指令進(jìn)行工作的。除了在控制軟件上編入調(diào)向記數(shù)程序外，一般在電纜處安裝行程開關(guān)，當(dāng)其觸點(diǎn)與電纜束連接，當(dāng)電纜束隨機(jī)艙轉(zhuǎn)動(dòng)到一定程度即啟動(dòng)開關(guān)。以國內(nèi)某知名公司生產(chǎn)的1.5MW風(fēng)機(jī)為例，當(dāng)機(jī)身在同一方向己旋轉(zhuǎn)2轉(zhuǎn)(720度)，且風(fēng)力機(jī)不處在工作區(qū)域(即10分鐘
平均風(fēng)速低于切入風(fēng)速) 系統(tǒng)進(jìn)入解纜程序。解纜過程中，當(dāng)風(fēng)力機(jī)回到工作區(qū)域(即10分鐘平均風(fēng)速高于切入風(fēng)速)，系統(tǒng)停止解纜程序，進(jìn)入發(fā)電程序，但當(dāng)機(jī)身在同一方向己旋轉(zhuǎn)2.5轉(zhuǎn)(900度)偏航限位動(dòng)作扭纜保護(hù)，系統(tǒng)強(qiáng)行進(jìn)入解纜程序，此時(shí)系統(tǒng)停止全部工作，直至解纜完成。當(dāng)風(fēng)速超過25 m/s時(shí)，自動(dòng)解纜停止。 自動(dòng)解除電纜纏繞
可以通過人工調(diào)向來檢驗(yàn)是否正常。當(dāng)調(diào)向停止觸點(diǎn)由常閉進(jìn)入常開狀態(tài)時(shí)，風(fēng)機(jī)自動(dòng)解除電纜纏繞，此時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)應(yīng)不處于維修狀態(tài)，因此自動(dòng)調(diào)向功能在維修狀態(tài)時(shí)無法使用。
4、偏航編碼器
偏航編碼器是一個(gè)絕對值編碼器，可以準(zhǔn)確記錄偏航位置。因?yàn)榻^對編碼器由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置的唯一性，它無需記憶，無需找參考點(diǎn)，而且不用一直計(jì)數(shù)，什么時(shí)候需要知道位置，什么時(shí)候就去讀取它的位置。這樣，編碼器的抗干擾特性、數(shù)據(jù)的可靠性大大提高了。
5、軟啟動(dòng)器
軟啟動(dòng)器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào)壓器，將其接入電源和電動(dòng)機(jī)定子之間。這種電路如三相全控橋式整流電路，使用軟啟動(dòng)器啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動(dòng)機(jī)逐漸加速，直到晶閘管全導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上，實(shí)現(xiàn)平滑啟動(dòng)，降低啟動(dòng)電流，避免啟動(dòng)過流跳閘。待電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，啟動(dòng)過程結(jié)束，軟啟動(dòng)器自動(dòng)用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的晶閘管，為電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供額定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長軟啟動(dòng)器的使用壽命，提高其工作效率，又使電網(wǎng)避免了諧波污染。軟啟動(dòng)器同時(shí)還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動(dòng)過程相反，電壓逐漸降低，轉(zhuǎn)數(shù)逐漸下降到零，避免自由停車引起的轉(zhuǎn)矩沖擊。
6、偏航機(jī)構(gòu)
偏航系統(tǒng)是由回轉(zhuǎn)支撐軸承、彈簧阻尼裝置和四臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成的 。帶有內(nèi)齒的偏航軸承用螺栓連接在塔筒頂部，外環(huán)與機(jī)艙座連接，內(nèi)環(huán)與塔架法蘭連接。在偏航系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般都是由電機(jī)加減速機(jī)構(gòu)成，電機(jī)是偏航的動(dòng)力來源，減速機(jī)是將電機(jī)輸出的高速轉(zhuǎn)變成低速的機(jī)構(gòu)，那么在一般的偏航系統(tǒng)中偏航剎車部分一般由兩部分組成，一個(gè)是安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)后端的電機(jī)電磁制動(dòng)器，一部分是安裝在偏航軸承附近的液壓偏航。偏航時(shí)10個(gè)剎車盤處于半釋放狀態(tài)，偏航系統(tǒng)壓力約45bar;
