風電機組偏航系統故障淺析

劉家慧

摘 要：現階段我國的環境污染逐漸加劇，尋找清潔的能源進行發電是發展的必要措施。風力發電技術由于其清潔無污染，引起了人們的重視，偏航系統的性能好壞對風電機組十分重要。本文對風力發電機組偏航系統常見故障問題作了闡述，從如何做好風力發電機組偏航的噪音處理、齒輪箱以及偏航軸承的維護等三方面對風力發電機組偏航系統常見故障的排除技術進行論述。

關鍵詞：風力發電機組 偏航系統 故障處理

中圖分類號：TM315 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）04（c）-0106-02

現階段我國社會經濟發展迅速，國家科技水平也在穩固提升，但同時伴隨著環境的污染，人們也開始重視這個問題。相對于火力發電、核發電等發電方式，風力發電具有可再生、無污染的獨特性質引起了人們的關注，我國許多地區都增加了風力發電的探索和規模。但是在實際研究中風力發電機組并不是十分成熟，有許多故障仍然會產生并且解決難度較大，很大程度上影響了風力發電機組的功能，降低了風力資源的利用率。

1 風力發電機的簡介

風力發電機本質上就是一種能量轉換裝置，將外界的風能轉化為電能。隨著空氣的流動，風機就會被帶動旋轉起來，也就轉化為了機械能，進而通過電磁感應現象將風機的機械能轉化為電能，最終以交流電的形式輸送出去。風力發電機通常包括風輪、發電機、尾翼、塔架、限速安全機構以及儲能裝置這六個部分組成，如圖1所示。

一般而言，風力發電機的原理并不復雜，利用中學理論就可以解釋，在工作中，風輪由于風力的作用而旋轉，這樣風的動能也就隨之轉化成為輪軸的機械能，最終由于磁場的作用轉化為電能，實現發電。實際上，風能也是太陽能，地球經過太陽的照射，各個區域的溫度也就會不一樣，進而大氣流動就會形成風，最終我們才可以通過風力發電機進行發電。

2 偏航系統的功能

風力發電機的偏航系統是重要的組成部分，其功能的好壞對發電機組的運轉有著很大的影響。在工作環境中，如果風的方向出現變化，那么風與水平方向的角度就也就會有變化，和葉輪掃風面也就偏離垂直角度，這種情況就可能會降低輸出功率，還很容易加劇載荷狀態。因此，在這種狀況下就需要偏航系統的幫助。偏航系統可以及時感受到風力的狀態，確認風向的變化特點，并且驅動機艙使其進行繞塔旋轉，進而確保風輪掃風面同風向垂直。除此之外，由于機艙在旋轉過程中可能會因為一些原因而不斷調整，導致其一直進行同一方向的旋轉，造成電纜扭絞的意外情況，所以有必要利用偏航系統進行解纜，保證機組的正常穩定運轉。

3 風力發電機組偏航系統常見故障

風力發電機組在運行中經常發生的狀況就是容易產生較大的噪音，這些噪音一般都是由于機組的振動而產生的，并且很容易對機組的工作產生許多不良的影響。導致噪音產生的原因多種多樣，在偏航系統運轉時，偏航阻尼的力矩由于風力、機器老化等因素會增加許多，進而增加了噪音，還有可能由于長期的運轉，風力發電機組的一些主要機械構件會靠近并且相互影響，導致摩擦或者振動等狀況，產生噪音。除此之外，在風機運轉時，外部風力以及風向是隨是不確定的，隨時都會發生大幅度的變化。因此，當風機工作時，如果外部的風力突然有劇烈的變化，就會對整個風機尤其是偏航系統部分產生巨大的沖擊，驅動齒輪箱就會在這種驟變的狀態下發生打齒的機械問題，嚴重的還可能會造成斷齒的問題。另外，由于現階段的風機結構以及剛性力度不夠完善，還可能對機艙以及塔筒之間的連接機構產生較大的影響，導致其錯亂或者脫落。在風機的日常運轉中，風向標信號還可能會有意外狀況，容易出現指向錯誤，進而對風機傳達錯誤的信息，導致偏航定位出現一定的偏差。工作人員還要注意風機的日常維護，尤其對于一些風機而言，工作環境有時候會比較惡劣或者變化十分劇烈，因此要經常對風機進行檢查，對偏航制動盤這些關鍵部位保養或者更換。

4 風力發電機組偏航系統常見故障的處理

4.1 做好風力發電機組偏航的噪音處理

在風機的運轉中，有很多不同的因素都會導致風機產生噪音，但是一部分噪音對分機的影響較小，可以忽略不計，因此，只需要對一些對風機影響較大的因素進行研究探討，制定解決方案。偏航小齒輪與偏航軸承齒圈之間一般都很容易被一些細小的因素引起較大的噪聲，所以在風機維護過程中，應當注重偏航小齒輪與偏航軸承齒圈之間的摩擦力是否過大，可以加入適量的潤滑油，同時還要注意潤滑油的規格是否合理。另外，還要針對偏航小齒輪與偏航軸承齒圈進行相關的測試，通過調整二者之間的摩擦角度、摩擦力度等參數，記錄每種狀態下的數據，根據這些確認合適的偏航壓力值。在實驗過程中應當注意摩擦面的清潔狀態，保持其沒有灰塵等因素的干擾。對于制動盤來說，還要提高其自身的質量，應當用良好的材料進行制造，如果質量過差，那么整個偏航系統的運轉就會受到很大的影響，工作效率也會大大降低。機組晃動也是一個很大的問題，改善機組晃動對偏航系統的運行有著重要的意義，主要可以從以下幾個方向調整。對于機組制動盤來說，在起初的設計制造時就要注意其外表面的光滑程度，如果光滑程度較高，那么機組的運行狀態也就滿足要求。在設計時要全面考慮制動盤的工作環境，依據其工作環境的特征合理確認表面光滑程度，設計完成后也就進行科學試驗，確認設計理念是否可行。在生產時，要加強其過程的監督檢查，尤其是對于一些重要構件應當設置足夠數量的專門人員進行監督，定期對加工完成的產品進行抽查檢驗，實現生產過程的嚴格把控。

4.2 做好齒輪箱以及偏航軸承、加強偏航定位

現階段我國的科學技術相比之前已經有了很大的提升，偏航驅動齒輪箱的大部分結構和部件都由我國企業設計制造，因此，這類產品的制造也更加嚴格，質量也得到了很好的保證，所以除了部分技術原因，齒輪箱的一些常見問題還要加強其他的完善措施。在偏航系統工作時，會受到系統外載荷產生的作用，偏航制動器也就會受到一定的壓力，同時由于偏航制動器只可以進行阻尼工作，難以承受巨大的載荷的沖擊，齒輪就會因此受到很大的沖擊，在嚴重情況下，偏航驅動電機的尾部制動器還可能發生難以預測的情況。另外，應當對一些關鍵部位的齒輪進行額外的加工，在制作時可以通過熱處理等措施加強其剛性，定期對齒輪進行檢查，觀察其結構或者位置是否發生變化，這樣才可以有效預防一些負面情況的發生。

5 結語

綜上所述，由于風力發電對環境的重要性，要充分改進風力發電機的性能，研究人員要將風電機組的偏航系統應當作為重要的研究內容，對其噪音產生、偏航軸承等方面要制定解決方案，進行相應的保養措施，確保風力發電機的穩定運行。

參考文獻

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