风电机组偏航系统故障浅析

刘家慧

摘 要：现阶段我国的环境污染逐渐加剧，寻找清洁的能源进行发电是发展的必要措施。风力发电技术由于其清洁无污染，引起了人们的重视，偏航系统的性能好坏对风电机组十分重要。本文对风力发电机组偏航系统常见故障问题作了阐述，从如何做好风力发电机组偏航的噪音处理、齿轮箱以及偏航轴承的维护等三方面对风力发电机组偏航系统常见故障的排除技术进行论述。

关键词：风力发电机组 偏航系统 故障处理

中图分类号：TM315 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）04（c）-0106-02

现阶段我国社会经济发展迅速，国家科技水平也在稳固提升，但同时伴随着环境的污染，人们也开始重视这个问题。相对于火力发电、核发电等发电方式，风力发电具有可再生、无污染的独特性质引起了人们的关注，我国许多地区都增加了风力发电的探索和规模。但是在实际研究中风力发电机组并不是十分成熟，有许多故障仍然会产生并且解决难度较大，很大程度上影响了风力发电机组的功能，降低了风力资源的利用率。

1 风力发电机的简介

风力发电机本质上就是一种能量转换装置，将外界的风能转化为电能。随着空气的流动，风机就会被带动旋转起来，也就转化为了机械能，进而通过电磁感应现象将风机的机械能转化为电能，最终以交流电的形式输送出去。风力发电机通常包括风轮、发电机、尾翼、塔架、限速安全机构以及储能装置这六个部分组成，如图1所示。

一般而言，风力发电机的原理并不复杂，利用中学理论就可以解释，在工作中，风轮由于风力的作用而旋转，这样风的动能也就随之转化成为轮轴的机械能，最终由于磁场的作用转化为电能，实现发电。实际上，风能也是太阳能，地球经过太阳的照射，各个区域的温度也就会不一样，进而大气流动就会形成风，最终我们才可以通过风力发电机进行发电。

2 偏航系统的功能

风力发电机的偏航系统是重要的组成部分，其功能的好坏对发电机组的运转有着很大的影响。在工作环境中，如果风的方向出现变化，那么风与水平方向的角度就也就会有变化，和叶轮扫风面也就偏离垂直角度，这种情况就可能会降低输出功率，还很容易加剧载荷状态。因此，在这种状况下就需要偏航系统的帮助。偏航系统可以及时感受到风力的状态，确认风向的变化特点，并且驱动机舱使其进行绕塔旋转，进而确保风轮扫风面同风向垂直。除此之外，由于机舱在旋转过程中可能会因为一些原因而不断调整，导致其一直进行同一方向的旋转，造成电缆扭绞的意外情况，所以有必要利用偏航系统进行解缆，保证机组的正常稳定运转。

3 风力发电机组偏航系统常见故障

风力发电机组在运行中经常发生的状况就是容易产生较大的噪音，这些噪音一般都是由于机组的振动而产生的，并且很容易对机组的工作产生许多不良的影响。导致噪音产生的原因多种多样，在偏航系统运转时，偏航阻尼的力矩由于风力、机器老化等因素会增加许多，进而增加了噪音，还有可能由于长期的运转，风力发电机组的一些主要机械构件会靠近并且相互影响，导致摩擦或者振动等状况，产生噪音。除此之外，在风机运转时，外部风力以及风向是随是不确定的，随时都会发生大幅度的变化。因此，当风机工作时，如果外部的风力突然有剧烈的变化，就会对整个风机尤其是偏航系统部分产生巨大的冲击，驱动齿轮箱就会在这种骤变的状态下发生打齿的机械问题，严重的还可能会造成断齿的问题。另外，由于现阶段的风机结构以及刚性力度不够完善，还可能对机舱以及塔筒之间的连接机构产生较大的影响，导致其错乱或者脱落。在风机的日常运转中，风向标信号还可能会有意外状况，容易出现指向错误，进而对风机传达错误的信息，导致偏航定位出现一定的偏差。工作人员还要注意风机的日常维护，尤其对于一些风机而言，工作环境有时候会比较恶劣或者变化十分剧烈，因此要经常对风机进行检查，对偏航制动盘这些关键部位保养或者更换。

4 风力发电机组偏航系统常见故障的处理

4.1 做好风力发电机组偏航的噪音处理

在风机的运转中，有很多不同的因素都会导致风机产生噪音，但是一部分噪音对分机的影响较小，可以忽略不计，因此，只需要对一些对风机影响较大的因素进行研究探讨，制定解决方案。偏航小齿轮与偏航轴承齿圈之间一般都很容易被一些细小的因素引起较大的噪声，所以在风机维护过程中，应当注重偏航小齿轮与偏航轴承齿圈之间的摩擦力是否过大，可以加入适量的润滑油，同时还要注意润滑油的规格是否合理。另外，还要针对偏航小齿轮与偏航轴承齿圈进行相关的测试，通过调整二者之间的摩擦角度、摩擦力度等参数，记录每种状态下的数据，根据这些确认合适的偏航压力值。在实验过程中应当注意摩擦面的清洁状态，保持其没有灰尘等因素的干扰。对于制动盘来说，还要提高其自身的质量，应当用良好的材料进行制造，如果质量过差，那么整个偏航系统的运转就会受到很大的影响，工作效率也会大大降低。机组晃动也是一个很大的问题，改善机组晃动对偏航系统的运行有着重要的意义，主要可以从以下几个方向调整。对于机组制动盘来说，在起初的设计制造时就要注意其外表面的光滑程度，如果光滑程度较高，那么机组的运行状态也就满足要求。在设计时要全面考虑制动盘的工作环境，依据其工作环境的特征合理确认表面光滑程度，设计完成后也就进行科学试验，确认设计理念是否可行。在生产时，要加强其过程的监督检查，尤其是对于一些重要构件应当设置足够数量的专门人员进行监督，定期对加工完成的产品进行抽查检验，实现生产过程的严格把控。

4.2 做好齿轮箱以及偏航轴承、加强偏航定位

现阶段我国的科学技术相比之前已经有了很大的提升，偏航驱动齿轮箱的大部分结构和部件都由我国企业设计制造，因此，这类产品的制造也更加严格，质量也得到了很好的保证，所以除了部分技术原因，齿轮箱的一些常见问题还要加强其他的完善措施。在偏航系統工作时，会受到系统外载荷产生的作用，偏航制动器也就会受到一定的压力，同时由于偏航制动器只可以进行阻尼工作，难以承受巨大的载荷的冲击，齿轮就会因此受到很大的冲击，在严重情况下，偏航驱动电机的尾部制动器还可能发生难以预测的情况。另外，应当对一些关键部位的齿轮进行额外的加工，在制作时可以通过热处理等措施加强其刚性，定期对齿轮进行检查，观察其结构或者位置是否发生变化，这样才可以有效预防一些负面情况的发生。

5 结语

综上所述，由于风力发电对环境的重要性，要充分改进风力发电机的性能，研究人员要将风电机组的偏航系统应当作为重要的研究内容，对其噪音产生、偏航轴承等方面要制定解决方案，进行相应的保养措施，确保风力发电机的稳定运行。

参考文献

[1] 白中状.1.5MW风力发电机组偏航液压系统故障分析及处理[J].中国高新技术企业，2015（21）：86-87.

[2] 王晓东.大型风力发电机组偏航系统介绍及故障分析[J].内蒙古石油化工，2012，38（3）：75-76.

[3] 邸帅.风电机组关键部件故障预测技术研究[D].华北电力大学，2017.