酒泉职业技术学院
毕业设计（论文）
12 级风能与动力技术专业
题目：兆瓦级风力发电机偏航系统的维护与维修
毕业时间：二O一二年六月
学生姓名：师元胜
指导教师：张康
班级：12风电1班
2012年12月20日
酒泉职业技术学院10 届各专业毕业论文（设计）成绩评定表
目录
一、摘要...................................................
二、兆瓦级风机偏航系统简介............................................ 三|、兆瓦级风机偏航系统的结构组成......................................
四、兆瓦级风机偏航系统工作原理........................................
五、兆瓦级风机偏航系统常见故障与分析..................................
六、兆瓦级风机偏航系统维护与维修......................................
七、总结............................................................. 参考文献............................................................... 致谢................................................................... 附录...................................................................
兆瓦级风力发电机的维护与维修
摘要：作为一种无污染的可再生能源，风能的开发有着很大的经济、社会、环境价值和发展前景。随着社会对新能源的急剧需求，我国风力发电机的单机容量已发展到兆瓦级机组，控制方式从基本的定桨距失速型控制转向变桨距控制，但这些与国际水平还有一定差距。风力发电机设置偏航系统，可以使风轮最大程度地保持迎风状态，从而高效的利用风能，进一步降低发电成本，有效的保护风力发电机，是风力发电机必不可少的重要组成部分。在风力发电机中，机械部件比电气部件更容易坏。而机械部件中，偏航系统部件又是机械中经常出现故障的重点问题。偏航系统故障的解决，也正是解决了风力发电机中机械部分的难点，对风力发电事业，有着更进一步的推动作用。因此，本文将介绍兆瓦级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，风力发电机偏航系统的故障分析及相关故障的解决措施等相关问题。
关键词兆瓦级风力发电机偏航系统故障维护维修
第二节兆瓦级风机偏航系统简介
一、偏航系统的功能
偏航系统是风力发电机中的一个重要部分。偏航系统通常其主要功能有两个:（一）偏航系统与风力发电机组的控制系统相互配合，使风轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高风力发电机组的发电效率。
（二）偏航系统是保障风力发电机组的安全运行。
（三）解缆和扭缆保护。
二、风力发电机偏航系统分类
风力发电机组的偏航系统一般分为主动偏航系统和被动偏航系统。主动偏航指的是采用电力或液压拖动来完成对风动作的偏航方式，被动偏航指的是依靠风力通过相关机构完成机组风轮对风动作的偏航方式。风力发电机的偏航系统能够在风速矢量的方向变化时快速平稳对准风向，使风机获得最大的风能。大中型风
机一般都会采用偏航系统来调整风机轮毂并使其对准风向。精密的测风仪器将检测信号传输给电脑化控制器，经过分析后驱动偏航控制系统的电机和齿轮箱使风机尽可能的减少风能损失，提高了风机系统的工作效率。为了保证风力发电系统的安全，偏航控制系统不断对风机进行主动式稳定控制。
三、风机偏航系统对风情况
当60秒平均风向角度持续20秒小于155度时,风机向左偏航对风;当60秒平均风向角度持续3.5分钟小于171度时,风机向左偏航对风,当30秒平均风向角度持续3秒大于175时,风机停止向左偏航。当60秒平均风向角度持续20秒大于205度时,风机向右偏航对风;当60秒平均风向角度持续3.5分钟大于189度时,风机向左偏航对风,当30秒平均风向角度持续3秒小于185时,风机停止向右偏航
第三节兆瓦级风机偏航系统的结构组成
。
一偏航系统结构组成
偏航系统一般由偏航轴承、偏航驱动装置、偏航制动器、偏航计数器、扭揽保护装置、偏航液压回路等几个部分组成。偏航系统的一般结构，如下图所示
（一）偏航轴承
偏航轴承的轴承内外圈分别与机组的机舱和塔体用螺栓连接。轮齿可采用内齿形式或外齿形式。外齿形式是轮齿位于偏航轴承的外圈上，加工相对来说比较简单。外齿形式是轮齿位于偏航轴承的内圈上，啮合受力效果较好，结构紧凑。偏航轴承系统结构简图、偏航齿圈的结构简图，如下图所示
（二）驱动装置
驱动装置一般由驱动电动机、驱动马达、减速器、传动齿轮、轮齿间隙调整机构等组成。偏航驱动装置要求起动平稳，驱动装置的结构简图，如下图所示
（三）偏航制动装置
偏航制动器一般采用液压拖动的钳盘式制动器，制动器应在额定负载下，制动力矩平稳，其值应不小于设计值。其结构简图，如下图所示
（四）偏航计数器
偏航计数器是记录偏航系统旋转圈数的装置，当偏航系统旋转的圈数达到设计所规定的初级解缆和终极解缆圈数时，计数器则给控制系统发信号使机组自动进行解缆。计数器一般是一个带控制开关的蜗轮蜗杆装置或是与其相类似的程序。
（五）扭揽保护装置
扭揽保护装置是偏航系统必须具有的装置，它是出于失效保护的目的而安装在偏航系统中的。它的作用是在偏航系统的偏航动作失效后，电缆的扭绞达到威胁机组安全运行的程度而触发该装置，十几组进行紧急停机。一般情况下，这个装置是独立于控制系统的，一旦这个装置被触发，则机组必须进行紧急停机。扭揽保护装置一般由控制开关和触点机构组成控制开关一般安装与机组的塔架内壁的支架上，触点机构一般安装与机组悬垂部分的电缆上。当机组悬垂部分的电缆绞到一定程度后，触点机构被提升或被松开触发控制开关。
第四节兆瓦级风机偏航系统工作原理
一、偏航系统工作原理
（一）为了使风机的桨叶转子工作时始终朝向某个方向，在风机内设计了偏航系统，精密的侧风仪器将测到的信号穿给电脑的软件，经过分析后驱动偏航系统的电机和齿轮箱使风机尽可能的减少风能损失，增加有效工作时间。
（二）偏航刹车主机室的转动方向应该是按指令的方向转动的。当偏航系统转
动时，液压刹车系统处于释放状态，当偏航电机停止转动时，液压刹车系统处于刹车状态，将主机室固定在相应的位置上。
（三）在偏航系统中包括电缆防缠绕检测器，防止在主机室根据风向在转动时使内部的电缆通过缠绕而损坏。如果电缆遇到缠绕，那么在主机室下次转动时，根据电缆缠绕的情况，主机室将做出相应的转动，使被缠绕的电缆重新回到原来的位置上。
（四）偏航系统的驱动部分由三个交流电机和行呈式齿轮箱组成。偏航驱动部件安装在主机托盘的下方，一个过渡小齿轮连接在偏航轴承外齿环和在塔身上的固定
第五节兆瓦级风机偏航系统常见故障及分析
一、兆瓦级风机偏航系统常见故障与分析
（一）齿圈齿面磨损原因
1.齿轮副的长期啮合运转。
2.相互啮合的齿轮副齿侧间隙中渗入杂质。
3.润滑油或润滑脂严重缺失使齿轮副处于干摩擦状态。
（二）液压管路渗漏原因
1.管路接头松动或损坏。
2.密封件损坏。
（三）偏航压力不稳定原因
1.液压管路出现渗漏。
2.液压系统的保压储能装置出现故障。
3.液压系统元器件损坏。
（四）异常噪声原因
1.润滑油或润滑脂严重缺失。
2.偏航阻尼力矩过大。
3.齿轮副轮齿损坏。
4.偏航驱动装置中油位过低。
（五）偏航定位不准确原因
1.风向标信号不准确。
2.偏航系统的阻尼力矩过大或过小。
3.偏航制动力矩达不到机组的设计值。
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。
（六）偏航计数器故障原因
1.连接螺栓松动。
2.异物侵入。
3.连接电缆损坏。
4.磨损。
（七）偏航电机经常因为过载或者轴头轴承损坏而引起偏航故障；
（八）偏航减速器的齿头因为固定螺栓等级不够，经过过多的振动，引起螺栓松动，最后损害偏航齿头内部齿轮；
（九）偏航电机经常因为过载或者轴头轴承损坏而引起偏航故障；
（十）偏航减速器的齿头因为固定螺栓等级不够，经过过多的振动，引起螺栓动，最后损害偏航齿头内部齿轮；
（十一）由于偏航减速器内部齿轮质量不高，热处理不到位，引起内部齿轮经常备上级齿轮打坏；
（十二）由于偏航系统大齿轮是由五块弧型齿条构成，这样，在两个齿条连接处，其连接如果不紧凑，焊接质量不高的情况下，连接处的齿轮容易被打掉；
（十三）偏航减速器里面充满了润滑油，但经过长时间的运转，其油性都已经有了变化，但是，没有得到及时的处理，也会造成偏航系统问题。
第六节偏航系统的维护与维修
一、风机偏航系统常见问题及解决措施
风力发电机偏航系统常见故障有偏航位置故障、右偏航反馈丢失、偏航位置传感器故障、左偏航反馈丢失和偏航速度故障(偏航过载)。
（一）偏航位置故障
当风机处于无故障状态时,模块-120DO8的1号插线端子的yaw system enable信号始终为高电平信号,输出直流24V,继电器-114K8的线圈得电触点吸合。空气开关-102Q2始终闭合(除非人为打开或过负载跳开)。因此接触器-103K4的线圈始终得电,其触点始终是吸合的。当风机检测其向左或向右偏航的角度超过920度并持续2秒钟风机报偏航位置故障。偏航位置大于设定值。
执行正常停机过程,可以自动复位。角度信号由机舱位置传感器-109A3上的滑变电阻器得到。
（二）偏航位置传感器故障
检查由模块到机舱位置传感器的接线,若接线正常,检查机舱位置传感器是否能正常工作并检查电阻阻值是否正常,若不正常则证明机舱位置传感器的滑线电
阻损坏,若以上检查都正常,则可以拆下机舱位置传感器,旋转凸轮改变电阻看系统显示的偏航位置变化能否正常,不正常则更换相应模块。同时还要检查系统设置的解缆参数是否正确。当风机持续4秒钟检测的偏航位置信号小于10(数值小于10代表输入的信号有错误,输出数据的大小与模块的处理方式有关,参见相关模块的使用说明书),则风机报偏航位置传感器故障故障。输入的偏航位置信号有问题小于设定值。
执行正常停机过程,可以自动复位。
（三）偏航速度故障(偏航过载)
检查由模块到机舱位置传感器的接线,若接线正常,检查机舱位置传感器是否能正常工作并检查电阻阻值是否正常,若不正常则证明机舱位置传感器的滑线电阻损坏,若以上检查都正常,则可以拆下机舱位置传感器,旋转凸轮改变电阻看系统显示的偏航位置变化能否正常,不正常则更换相应模块。在风机向左或向右偏航时,持续70秒钟程序计算的偏航速度小于0.15度/秒时风机报偏航速度故障(偏航过载)。偏航速度小于设定值。
执行正常停机过程,可以自动复位。左偏航时偏航度数增大,右偏航时偏航度数减小。
（四）左、右偏航反馈丢失
发生这样的故障时一定要先检查相应得线路及接触器和空气开关是否正常,机舱内是否有异味,检查偏航电机的电阻是否正常,检查风机能否偏航,检查风机偏航时声音是否正常,检查偏航电磁阀能否正常工作等等,总之这个故障要根据发生故障时的现象具体分析,查找故障发生的原因并加以处理。当风机发出向左偏航信号后持续4秒钟没有收到左偏航反馈信号,则风机报左偏航反馈丢失故障,同样当风机发出向右偏航信号后持续4秒钟没有收到右偏航反馈信号,则风机报右偏航反馈丢失故障。
执行正常停机过程,可以自动复位。左偏航信号由-120DO2模块即KL2134的A3通道输出,左偏航反馈信号输入到-119DI7模块即KL1104的E4通道;右偏航信号由-120DO2模块即KL2134的A4通道输出,右偏航反馈信号输入到-119DI7模块即KL1104的E4通道。
偏航系统的故障问题的解决,也是解决了风力发电机中机械部分的难点,对风力发电事业,有着更进一步的推动和促进作用,在未来的风电事业中,将给人们带来更多的优点。
四、偏航系统的维护
(一)偏航系统零部件的维护
1.偏航制动器
（1）需要注意的问题：液压制动器的额定工作压力；每个月检查摩擦片的磨损情况和裂纹。
（2）必须进行的检查：检查制动器壳体和制动摩擦片的磨损情况，如有必要，进行更换；根据机组的相关技术文件进行调整；清洁制动器摩擦片；检查是否有漏油现象；当摩擦片的最小厚度不足2㎜时，必须进行更换；检查制动器连接螺栓的紧固力矩是否正确。
2.偏航轴承
（1）需要注意的问题：检查轴承齿圈的啮合齿轮副是否需要喷润滑油，如需要，则喷规定型号的润滑油；检查是否有非正常的声音；检查连接螺栓的紧固力矩是否正确。
（2）必须进行的检查：检查齿轮齿面的腐蚀情况；检查啮合齿轮副的侧隙；检查轴承是否需要加注润滑脂，如需要，加注规定型号的润滑脂。
3.偏航驱动装置
偏航驱动装置必须进行的检查：检查油位，如低于正常油位应补偿规定型号的润滑油到正常油位；检查是否有漏油现象；检查是否有非正常的机械和电器噪声；检查偏航驱动装置紧固螺栓的紧固力矩是否正常。
酒泉职业技术学院 毕业设计 题目：风力发电机组偏航系统的控制学院：酒泉职业技术学院 班级：10级风电（1）班 姓名：李世辉 指导教师：赵玉丽 完成日期：2012年12月20日
摘要 随着社会经济的发展，人们对电的需求日益提高。以石油、煤炭、天然气为的常规能源，不仅资源有限，而且还会在使用中造成严重的环境污染。在我们进入21世纪的今天，世界能源结构正在孕育着重大的转变，即由矿物能源系统向以可再生能源为基础的可持续能源系统转变。风能作为取之不尽，用之不竭的绿色清洁能源己受到全世界的重视，而风力机的偏航系统能使风能得到更好的利用，所以偏航系统的设计非常的重要。 本设计首先分析了偏航系统的工作原理，然后以三菱PLC作为控制器，触摸屏为监控器，设计了硬件系统模块，整个硬件系统采用了闭环控制，并说明了开环控制的缺点。根据偏航控制要求，设计了自动对风控制算法，自动解缆控制算法，90°背风控制算法，不仅提高了风能利用率，增大了发电效率，而且还保证了整个系统的安全性、稳定性,让风力发电机更好的运行。 关键词：偏航系统硬件设计自动对风自动解缆
目录 摘要 (1) 第一章概述.......................................................错误！未定义书签。 1.1设计背景 (2) 1.2设计研究意义 (2) 1.3国内外风力发电概况 (2) 1.3.1世界风电发展 (2) 1.3.2我国风电发展 (3) 第二章偏航控制系统功能简介和原理 (3) 2.1偏航控制系统的功能............................................错误！未定义书签。 2.2风力发电机组偏航控制原理......................................错误！未定义书签。 第三章偏航系统的控制过程.........................................错误！未定义书签。 3.1自动偏航控制..................................................错误！未定义书签。 3.1.1自动偏航传感器ASS状态...................................错误！未定义书签。 3.1.2参数说明和电机运行状态...................................错误！未定义书签。 3.1.3偏航控制流程图..........................................错误！未定义书签。 3.1.4偏航电机电气连接原理图..................................错误！未定义书签。 3.1.5偏航对风控制PLC程序....................................错误！未定义书签。 3.290°侧风控制................................................错误！未定义书签。 3.3人工偏航控制.................................................错误！未定义书签。 3.4自动解缆控制.................................................错误！未定义书签。 第四章总结 (5) 参考文献 (12) 致谢 (13)
风力发电机组变桨系统的维 护与检修 毕业顶岗实习报告书 专业：电力系统自动化技术（风电方向） 班级： 姓名： 顶岗实习单位：金风科技股份有限公司 校外指导师傅： 校内指导教师： 报告完成日期： 新疆农业大学 2015年6月
风力发电机组变桨系统的维护与检修 学生姓名： 专业班级： 学生诚信签名： 完成日期: 指导教师签收： 摘要 能源、环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题。传统的化石燃料虽能解决能源短缺的问题，却给环境造成了很大的破坏，而风能具有无污染、可再生、低成本等
优点，所以其受到世界各国的重视。 可靠、高效的风力发电系统的研发己经成为新能源技术领域的热点。然而，因为风能具有不稳定性、能量密度低和随机性等特点，同时风电厂通常位于偏远地区甚至海上，自然条件比较恶劣，因此要求其控制系统必须能够实现自动化运行，并且要求控制系统有高可靠性。所以对风力发电机组尤其是大型风电机组的控制技术及风力发电后期的维护和检修就具有相当重要的意义。 本文首先在对风力发电原理，风电机组研究的基础上从变桨距风力机空气动力学研究入手，分析了变桨距控制的基本规律，再结合目前国内主流的变桨距控制技术分别设计出了液压变桨距控制，电动变桨距控制的方案，变桨距风机的维护和检修，最后在此基础上提出了一种较为理想的控制策——半桨主动失速控制。 关键词：变桨距控制，维护，检修
目录 摘要 (2) 一顶岗实习简历 (1) 二顶岗实习目的 (1) 三顶岗实习单位简介 (2) 目前行业发展地位 (2) 四顶岗实习内容 (3) 第一章变桨距系统 (3) 变桨距与定桨距 (5) 定桨距 (5) 变桨距 (5) 定桨距与变桨距的比较 (6) 而变桨距风力发电机可以克服上述定桨距风力发电机的缺点，在很宽的风速范围内保持最佳叶尖速比，从而提高风力机的运行效率和系统稳定性。变桨距风力发电机在变桨距的同时通过配合使用双馈发电机或永磁风力发电机，可以减轻风速突变产生的转距波动，减轻传动机构承受的扭矩波动，提高齿轮箱寿命，减少传动系统故障率。此外，可结合对电机的励磁控制，实现无电流冲击的软并网，使机组运行更加平稳安全[2]变桨矩调节原理 (7) 变桨距控制过程 (7) 变桨距风力机组的运行状态分析 (8) 启动状态 (8) 欠功率状态 (9) 额定功率状态 (9) 变桨距控制的特点 (9) 输出功率特性 (9) 风能利用率 (10) 额定功率 (10) 启动与制动性能 (10) 对机械部件的影响 (10) 第二章变桨矩系统的原理与结构 (11) 变桨矩调节原理 (11) 变桨矩系统分类 (11) a) 液压变桨矩 b) 电动变桨矩 (12) 图变桨矩系统的轮毂照片 (12) 风力发电机组变桨矩驱动装置比较和选择 (15) 液压变桨与电动变桨技术比较 (15) 见表[6]。 (15) 表液压变桨系统与电动变桨系统的比较 (15) 项目 (15) 液压变桨矩系统 (15) 电动变桨矩系统 (15) 桨矩调节 (15) 响应速度慢 (15)
风力发电机液压变桨系统简介 全球投入商业运行的兆瓦级以上风力发电机均采用了变桨距技术，变桨距控制与变频技术相配合，提高了风力发电机的发电效率和电能质量，使风力发电机在各种工况下都能够获得最佳的性能，减少风力对风机的冲击，它与变频控制一起构成了兆瓦级变速恒频风力发电机的核心技术。液压变桨系统具有单位体积小、重量轻、动态响应好、转矩大、无需变速机构且技术成熟等优点。本文将对液压变桨系统进行简要的介绍。 风机变桨调节的两种工况 风机的变桨作业大致可分为两种工况，即正常运行时的连续变桨和停止（紧急停止）状态下的全顺桨。风机开始启动时桨叶由90°向0°方向转动以及并网发电时桨叶在0°附近的调节都属于连续变桨。液压变桨系统的连续变桨过程是由液压比例阀控制液压油的流量大小来进行位置和速度控制的。当风机停机或紧急情况时，为了迅速停止风机，桨叶将快速转动到90°，一是让风向与桨叶平行，使桨叶失去迎风面；二是利用桨叶横向拍打空气来进行制动，以达到迅速停机的目的，这个过程叫做全顺桨。液压系统的全顺桨是由电磁阀全导通液压油回路进行快速顺桨控制的。 液压变桨系统 液压变桨系统由电动液压泵作为工作动力，液压油作为传递介质，电磁阀作为控制单元，通过将油缸活塞杆的径向运动变为桨叶的圆周运动来实现桨叶的变桨距。 液压变桨系统的结构 变桨距伺服控制系统的原理图如图1所示。变桨距控制系统由信号给定、比较器、位置（桨距）控制器、速率控制器、D/A转换器、执行机构和反馈回路组成。 图1 控制原理图 液压变桨执行机构的简化原理图如图2所示，它由油箱、液压动力泵、动力单元蓄压器、液压管路、旋转接头、变桨系统蓄压器以及三套独立的变桨装置组成，图中仅画出其中的一套变桨装置。
风力发电机组主要部件的检修与维护 装备本121--李勇2012525107 维护检修时应对风机各部件按照维护手册和维护计划逐项详细检查，特别是叶片、轮毂、导流罩、主轴、齿轮箱、集电环（及传动轴）、联轴器、发电机、空气和机械制动系统、传感器、偏航系统、控制部分、电气回路、塔筒、监控系统及配套设备检查等。控制部分概述控制计算机、变频器和变桨控制器通过接口彼此联系。 每个组件都带有自己的监视功能。 控制计算机位于塔顶（机舱内）的机舱控制柜内，它通过玻璃光纤数据传输 电缆与塔基内的显示屏相连。控制计算机连续不断的发出转矩设定给变频器控制计算机，发出叶片角度设定值给同步控制器，同步控制器驱动在轮毂中的变桨控制电机。出现内部故障时，控制计算机可以通过所谓的看门狗电路中断安全链。 刹车通过刹车瓦的磨损和刹车是否完全松开来监视刹车情况。控制计算机和变桨控制装置之间的通讯通过不同的系统功能持续监视，如果发现错误，“变桨控制失败”触点打开以开始紧急停机。 变频器系统由几个控制柜组成，位于塔基。变频器系统配置了自己的计算机控制系统。变频器能自己关闭，它能给信号给控制计算机使变桨控制机构立即开始工作。在同步控制器中，变桨控制自身监视只对故障起作用，象下列故障：叶片和叶片角度偏差等。它能够通过始终联结的电缆请求控制计算机快速停机。 控制面板基本功能 - 按 CTRL 激活显示灯（屏幕节电功能）。 - 连续按两次任何按键可以激活控制面板。 - 某些功能的激活需要同时按两个键。如同时按下 CTRL 或 SHIFT 键可以激活想要的功能。功能键 ENTER 用来确定通过数字键盘输入的 参数值和某些菜单的确认 STOP WEC 停机：风机正常停机。 RESET 复位和执行自动运行。 START 快速启动。 F1 指示选择菜单的位置 F2 指示有关联的其他菜单 F3 对按键 0-9 向前或向后转换数字或字母。按下 F3 后，当按键 1 时将显示字母 A，再次按键 1 将显示字母 B，第 3 次将显示 C。然而如果包含字母的值被编辑，字母也被显示。 F4 光标上移一行 F5 显示上级单 F6 屏幕向上翻滚F7 屏幕向下翻滚 F8 显示图形 F9 光标下移一行 F10 显示下级菜单 控制柜检查内容、质量要求及处理方法： 检查内容：
风力发电机组偏航系统详细介绍2012-12-15 资讯频道 偏航系统的主要作用有两偏航系统是水平轴式风力发电机组必不可少的组成系统之一。 使风力发电机组的风轮始终处于迎风状态，其一是与风力发电机组的控制系统相互配合，个。以保障风力发其二是提供必要的锁紧力矩，充分利用风能，提高风力发电机组的发电效率；被动风力发电机组的偏航系统一般分为主动偏航系统和被动偏航系统。电机组的安全运行。舵轮常见的有尾舵、偏航指的是依靠风力通过相关机构完成机组风轮对风动作的偏航方式，常见的有主动偏航指的是采用电力或液压拖动来完成对风动作的偏航方式，和下风向三种；通常都采用主动偏航的齿轮驱动对于并网型风力发电机组来说，齿轮驱动和滑动两种形式。形式。 1．偏航系统的技术要求 1.1. 环境条件 在进行偏航系统的设计时，必须考虑的环境条件如下： 1). 温度； 2). 湿度； 3). 阳光辐射； 雨、冰雹、雪和冰；4). 5). 化学活性物质； 机械活动微粒；6). 盐雾。风电材料设备7). 近海环境需要考虑附加特殊条件。8). 应根据典型值或可变条件的限制，确定设计用的气候条件。选择设计值时，应考虑几 气候条件的变化应在与年轮周期相对应的正常限制范围内，种气候条件同时出现的可能性。不影响所设计的风力发电机组偏航系统的正常运行。 1.2. 电缆 必须使电缆有足够为保证机组悬垂部分电缆不至于产生过度的纽绞而使电缆断裂失效， 电缆悬垂量的多少是根据电缆所允许的扭转角度确定的悬垂量，在设计上要采用冗余设计。的。阻尼1.3. 偏航系统在机组为避免风力发电机组在偏航过程中产生过大的振动而造成整机的共振， 阻尼力矩的大小要根据机舱和风轮质量总和的惯性力矩来偏航时必须具有合适的阻尼力矩。只有在其基本的确定原则为确保风力发电机组在偏航时应动作平稳顺畅不产生振动。确定。阻尼力矩的作用下，机组的风轮才能够定位准确，充分利用风能进行发电。 1.4. 解缆和纽缆保护 偏航系统的偏航动解缆和纽缆保护是风力发电机组的偏航系统所必须具有的主要功能。 所以在偏航系统中应设置与方向有关的计数作会导致机舱和塔架之间的连接电缆发生纽绞，检测装置或类一般对于主动偏航系统来说，装置或类似的程序对电缆的纽绞程度进行检测。对于被动偏航系统检测装置或类似似的程序应在电缆达到规定的纽绞角度之前发解缆信号；偏航系并进行人工解缆。的程序应在电缆达到危险的纽绞角度之前禁止机舱继续同向旋转，一般与偏航圈统的解缆一般分为初级解缆和终极解缆。初级解缆是在一定的条件下进行的，这个装置的控制逻纽缆保护装置是风力发电机组偏航系统必须具有的装置，数和风速相关。辑应具有最高级别的权限，一旦这个装置被触发，则风力发电机组必须进行紧急停机。偏航转速 1.5. 1 对于并网型风力发电机组的运行状态来说，风轮轴和叶片轴在机组的正常运行时不可避免的产生陀螺力矩，这个力矩过大将对风力发电机组的寿命和安全造成影响。为减少这个力矩对风力发
风力发电机原理及结构 风力发电机是一种将风能转换为电能的能量转换装置，它包括风力机和发电机两大部分。空气流动的动能作用在风力机风轮上，从而推动风轮旋转起来，将空气动力能转变成风轮旋转机械能，风轮的轮毂固定在风力发电机的机轴上，通过传动系统驱动发电机轴及转子旋转，发电机将机械能变成电能输送给负荷或电力系统，这就是风力发电的工作过程。 1、风机基本结构特征 风力机主要有风轮、传动系统、对风装置（偏航系统）、液压系统、制动系统、控制与安全系统、机舱、塔架和基础等组成。 （1）风轮 风力机区别于其他机械的主要特征就是风轮。风轮一班有2~3个叶片和轮毂所组成，其功能是将风能转换为机械能。 风力发电厂的风力机通常有2片或3片叶片，叶尖速度50~70m/s，3也片叶轮通常能够提供最佳效率，然而2叶片叶轮及降低2%~3%效率。更多的人认为3叶片从审美的角度更令人满意。3叶片叶轮上的手里更平衡，轮毂可以简单些。 1）叶片叶片是用加强玻璃塑料（GRP）、木头和木板、碳纤维强化塑料（CFRP）、钢和铝职称的。对于小型的风力发电机，如叶轮直径小于5m，选择材料通常关心的是效率而
不是重量、硬度和叶片的其他特性，通常用整块优质木材加工制成，表面涂上保护漆，其根部与轮毂相接处使用良好的金属接头并用螺栓拧紧。对于大型风机，叶片特性通常较难满足，所以对材料的选择更为重要。 目前，叶片多为玻璃纤维增强负荷材料，基体材料为聚酯树脂或环氧树脂。环氧树脂比聚酯树脂强度高，材料疲劳特性好，且收缩变形小，聚酯材料较便宜它在固化时收缩大，在叶片的连接处可能存在潜在的危险，即由于收缩变形，在金属材料与玻璃钢之间坑能产生裂纹。 2）轮毂轮毂是风轮的枢纽，也是叶片根部与主轴的连接件。所有从叶片传来的力，都通过轮毂传到传动系统，在传到风力机驱动的对象。同时轮毂也是控制叶片桨距（使叶片作俯仰转动）的所在。 轮毂承受了风力作用在叶片上的推理、扭矩、弯矩及陀螺力矩。通常安装3片叶片的水平式风力机轮毂的形式为三角形和三通形。 轮毂可以是铸造结构，也可以采用焊接结构，其材料可以是铸钢，也可以采用高强度球墨铸铁。由于高强度球墨铸铁具有不可替代性，如铸造性能好、容易铸成、减振性能好、应力集中敏感性低、成本低等，风力发电机组中大量采用高强度球墨铸铁作为轮毂的材料。 轮毂的常用形式主要有刚性轮毂和铰链式轮毂（柔性轮毂
浅谈风力发电机的日常维护 【摘要】风是日常生活当中不可缺少的一项，而且是可再生能源。在资源短缺的情况下，风力发电事业作为一个新型事业起到了良好的带头作用。随着科技脚步的不断前进，我国的风力研究事业也在不断发展，从而建立起了风电场。但是由于风力发电机长时间的使用而不能进行清洗，在使用时间的日积月累当中，部件的损坏故障情况时有发生。下面对风力发电机组的运行与维护工作进行一下深入探讨。 【关键词】风力发电机；运行；维护；使用 1.运行 风力发电机组的运行控制系统都是由工业微处理器来进行控制的，一般是由多个CPU 来统一运行的，其中它自身的抗干扰能力就十分强悍，而且还可以通过通信系统和计算机来进行相互关联，可进行远程控制管理，这样可以大大的降低运行的人工工作量。所以风力发电机的主要工作量就是进行远程故障排除以及数据统计和对出现故障的原因进行分析。 1.1远程故障排除 风力发电机组的大部分故障都可以通过远程复位控制以及自动复位控制来进行排除。风力发电机的运行工作和相关电网的质量程度是很有联系的，而且为了可以进行双向的保护，还对风力发电机组进行了多重保障设置，以免故障发生。由于风向、风速的不可控制性，所以对风速的最大限度值也可以进行自动复位控制，还有相关的温度最大程度限定值也可以进行自动复位，如：发电机组温度、齿轮箱温度以及环境的温度等。风力发电机的过度超负荷任务也可以进行自动复位。除去自动控制复位故障以外，其他远程故障复位所引起的主要原因有：（1）风力控制发电器误报故障。 （2）各个部分的检测感应器误操作。 （3）控制系统以及风力发电机的运行不可靠。 1.2运行方面的数据统计工作 对风力发电场所发生的情况进行数据统计研究是风电场管理工作当中的一项重要内容。通过对风力发电场的数据研究统计工作，可以对发电场的考核工作起到很好的带头作用，也可以对风电场的设计、风险评估、设计造型选型进行相关的理论依据。每个月的数据统计表，都是运行工作的重要工作之一，其中的真实可靠性直接关系着电场的经济效益。我们通过对风向情况数据进行统计与分析，通过这些数据掌握了各种型号的风力发电机随着季节变化，冷暖变化的运行以及出力的规律，并且可以根据以上情况来制定详细化的定期维修维护时间，以便减少资源的浪费情况，尽可能的减少资源。 1.3故障原因的分析 我们通过对风力发电机所有可能发生的故障情况都进行了深入研究分析，找出了可以尽可能减少故障发生频率的方法，从而减少了故障的发生率，停机运行时间，可以提高设备的寿命性、完好性以及利用率。如：对Vastas风力发电机组偏航电机超负荷的使用故障的分析，我们得知此故障的原因是：首先是机械上有的电机输出轴承以及键块磨损导致了超负荷的产生，还有就是齿盘断裂处发生偏航电机的超负荷，在电气上发生的软偏模块的超负荷损坏，软偏触屏板的损坏等等，我们经过研究分析是因为电压波动的正负值调频的太低造成的，所以我们对
风力发电机运行维护分析 摘要：为满足社会经济发展需求，需要有更充足的能源来进行维持，在持续发展背景下，风力发电已经成为电力能源生产重要方式之一。而电动机是影响风力发电效果的主要因素，可以完成风能、机械能以及电能三者之间的相互转化，如果其出现运行故障，将在根本上影响了发电量，因此必须要做好风力发电机的运行维护管理工作。本文分析了风力发电机的运行模式，并提出了相应的运行维护措施。 关键词：风力发电；发电机；运行维护 为满足社会发展对电力能源的需求，风力发电作为一种新型发电方式，现在已经得到了更进一步的发展。在风力发电过程中，发电机作为核心组成部分，在根本上决定了发电效率，但是其在运行过程中经常会因为各种因素而出现故障，并且存在不同程度的机组老化现象。为了能够提高发电机运行效果，必须要结合其运行原理，对各项常见故障进行分析，并制定完善维护方案，采取合理的措施对其进行有效管理，降低各种因素对设备运行造成的影响。 1.风力发电机结构组成以及运行原理 风力发电机主要由辅助系统、传动系统、原动机部分、执行部分以及控制系统等组成，各部分之间相互协调，共同来保证设备的正常运行。风力发电机在运行时，主要完成两部分能量的转换，即风力机风轮捕获风能，并将其转化为风力机输出的机械能；发电机装置将风力机输出的机械能，转化为并网电网[1]。发电机组除了要完成对各项能量的转换，同时还要完成信息的传递，两个方面工作相互影响，保证风力发电机组可以保持在正常运行状态，进而提高发电效率，获取更多奖发电量。 2.风力发电机常见故障分析 2.1 发电机叶片故障 风力发电机组叶片主要起到将风能转换机械能的作用，然后通过发电机将其转换为电能，达到发电的目的。但是在发电机运行过程中，其需要长时间不间断运行，加速了设备的老化，并且设备各部件在长时间运行的状态下磨损情况加重，影响了叶片的正常运行。为了能够保证叶片更好的旋转，可以针对叶片部件叶片尖端旋转速度高以及扫风面积大等运行特征，对其厚度与弦长进行逐步递增的设计。增加了叶片厚度，可以提高结构的稳定性，即便是遭遇强风也不会弯曲或者折断，降低了叶片结构的消耗，并提高了发电效率。 2.2 发电机变流器故障 变流器作为风力发电机中重要组成部分，如果其出现故障，则会使得发电机
密级：公司秘密 东方汽轮机有限公司 DONGFANG TURBINE Co., Ltd. 2.0MW108C型风力发电机组主控制系统 说明书 编号KF20-001000DSM 版本号 A 2014年7 月
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目录 序号章 节名称页数备注 1 0-1 概述 1 2 0-2 系统简介 1 3 0-3 系统硬件11 4 0-4 系统功能 5 5 0-5 主控制系统软件说明12 6 0-6 故障及其处理说明64
0-1概述 风能是一种清洁环保的可再生能源，取之不尽，用之不竭。随着地球生态保护和人类生存发展的需要，风能的开发利用越来越受到重视。 风力发电机就是利用风能产生电能，水平轴3叶片风力发电机是目前最成熟的机型，它主要是由叶片、轮毂、齿轮箱、发电机、机舱、变频器、偏航装置、刹车装置、控制系统、塔架等组成。 风力发电机的控制技术和伺服传动技术是其核心和关键技术，这与一般工业控制方式不同。风力发电机组控制系统是一个综合性的控制系统，主要由机舱主控系统、变桨系统、变频控制系统三部分组成，通过现场总线以及以太网连接在一起，各个模块都有独立的控制单元，可独立完成与自身相关的功能（图0-1-1）。目的是保证机组的安全可靠运行、获取最大风能和向电网提供优质的电能。 图0-1-1
风力发电机变桨系统 1 综述 变桨系统的所有部件都安装在轮毂上。风机正常运行时所有部件都随轮毂以一定的速度旋转。 变桨系统通过控制叶片的角度来控制风轮的转速，进而控制风机的输出功率，并能够通过空气动力制动的方式使风机安全停机。 风机的叶片（根部）通过变桨轴承与轮毂相连，每个叶片都要有自己的相对独立的电控同步的变桨驱动系统。变桨驱动系统通过一个小齿轮与变桨轴承内齿啮合联动。 风机正常运行期间，当风速超过机组额定风速时（风速在12m/s到25m/s之间时），为了控制功率输出变桨角度限定在0度到30度之间（变桨角度根据风速的变化进行自动调整），通过控制叶片的角度使风轮的转速保持恒定。任何情况引起的停机都会使叶片顺桨到90度位置（执行紧急顺桨命令时叶片会顺桨到91度限位位置）。 变桨系统有时需要由备用电池供电进行变桨操作（比如变桨系统的主电源供电失效后），因此变桨系统必须配备备用电池以确保机组发生严重故障或重大事故的情况下可以安全停机（叶片顺桨到91度限位位置）。此外还需要一个冗余限位开关（用于95度限位），在主限位开关（用于91度限位）失效时确保变桨电机的安全制动。 由于机组故障或其他原因而导致备用电源长期没有使用时，风机主控就需要检查备用电池的状态和备用电池供电变桨操作功能的正常性。 每个变桨驱动系统都配有一个绝对值编码器安装在电机的非驱动端（电机尾部），还配有一个冗余的绝对值编码器安装在叶片根部变桨轴承内齿旁，它通过一个小齿轮与变桨轴承内齿啮合联动记录变桨角度。 风机主控接收所有编码器的信号，而变桨系统只应用电机尾部编码器的信号，只有当电机尾部编码器失效时风机主控才会控制变桨系统应用冗余编码器的信号。 2 变浆系统的作用 根据风速的大小自动进行调整叶片与风向之间的夹角实现风轮对风力发电机有一个恒定转速；利用空气动力学原理可以使桨叶顺浆90°与风向平行，使风机停机。 3 主要部件组成
题目：风力发电机偏航系统控制 风力发电机偏航系统控制 摘要 本文介绍了风力机的偏航控制机构、驱动机构的基础上，采用PLC作为主控单元，设计了风电机组的偏航控制系统。系统根据风向、风速传感器采集的数据，采取逻辑控制主动对风，实现了对风过程可控。论文给出了基于风向标、风速仪的偏航控制系统的软硬件设计结果。 关键词：
Wind turbine yaw control system Abstract In this paper, the wind turbine yaw control mechanism, drive mechanism, based on the use of single-chip PLC as the main control unit, designed for wind turbine yaw control system. Systems based on wind direction, wind speed data collected by sensors, logic control to take the initiative on the wind, to achieve controllability of the wind process. Papers are given based on the wind direction, wind speed sensor yaw control system hardware and software design. Key words:Wind turbine ；Yaw control system；
酒泉职业技术学院 毕业设计（论文） 11 级风能与动力技术专业 题目：风力机叶片的故障分析及维护 毕业时间：二O一四年六月 学生姓名：王立伟 指导教师：甄亮 班级：风能与动力技术（1）班 2013年11月2日
酒泉职业技术学院届各专业毕业论文（设计）成绩评定表
目录 摘要 (3) 一、风机叶片简介 (3) 二、维护叶片的目的 (3) 三、叶片产生问题的原因及故障分析 (4) （一）叶片产生问题的原因类型 (4) (二)风机叶片的常见损坏类型及诊断方法 (9) 四、叶片的维护 (13) （一）叶片裂纹维护 (13) (二)叶片砂眼形成与维护 (13) (三)叶尖的维护 (13) 总结 (14) 参考文献 (15) 致谢 (16)
风力机叶片的故障分析及维护 摘要：叶片是风力发电机将风能转化为机械能的重要部件之一,是获取较高风能利用系数和经济效益的基础，叶片状态的好坏直接影响到整机的性能和发电效率，应该引起风电企业的高度重视。风机多是安装在环境恶劣、海拔高、气候复杂的地区，而叶片又恰恰是工作在高空、全天候条件下，经常受到空气介质、大气射线、沙尘、雷电、暴雨、冰雪的侵袭，其故障率在整机中约占三分之一以上。定期检查，早期发现，尽快采取措施，把问题解决在萌芽状态是避免事故、减少风险、稳定电场收益的最有效方式。。 关键词：叶片；故障分析；维护 一、风机叶片简介 风力发电机叶片是一个复合材料制成的薄壳结构，结构上分根部、外壳、龙骨三个部分。类型多种，有尖头、平头、钩头、带襟翼的尖部等。制造工艺主要包括阳模→翻阴模→铺层→加热固化→脱模→打磨表面→喷漆等。设计难点包括叶型的空气动力学设计、强度、疲劳、噪声设计、复合材料铺层设计。工艺难点主要包括阳模加工、模翻制、树脂系统选用。叶片是一个大型的复合材料结构,其重量的90%以上由复合材料组成,每台发电机一般有三支叶片,每台发电机需要用复合材料达四吨之多。 二、维护叶片的目的 风机叶片是风电机组关键部件之一，其性能直接影响到整个系统的性能。叶片工作在高空，环境十分恶劣，空气中各种介质几乎每时每刻都在侵蚀着叶片, 春夏秋冬、酷暑严寒、雷电、冰雹、雨雪、沙尘随时都有可能对风机产生危害，隐患每天都有可能演变成事故。据统计，风电场的事故多发期多是在盛风发电期，而由叶片产生的事故要占到事故的三分之一，叶片发生事故电场必须停止发电，开始抢修，严重的还必须更换叶片，这必将导致高额的维修费用，也给风电场带来很大的经济损失。在我国风电开发还处于一个发展阶段，风场管理和配套服务机制尚不完善，尤其是风电企业对叶片的维护还没有引起充分认识，投入严重不足，风电场运转存在许多隐患，随时都会出现许多意想不到的事故，直接影响到风电场的送电和经济效益。根据对风电场的调查和有关数据分析，并参阅了许多国外风电场维护的成功经验，我们对风电场的日常维护的必要性有
风力发电机运行维护 随着科技的进步，风电事业的不断发展, 风机也由原来的引进进口设备，发展到了如今自己设计、生产的国产化风机。伴随着风机种类和数量的增加，新机组的不断投运，旧机组的不断老化，风机的日常运行维护也是越来越重要。现在就风机的运行维护作一下探讨。 一运行风力发电机组的控制系统是采用工业微处理器进行控制，一般都由多个CPU并列运行，其自身的抗干扰能力强，并且通过通信线路与计算机相连，可进行远程控制，这大大降低了运行的工作量。所以风机的运行工作就是进行远程故障排除和运行数据统计分析及故障原因分析。 1 远程故障排除风机的大部分故障都可以进行远程复位控制和自动复位控制。风机的运行和电网质量好坏是息息相关的，为了进行双向保护，风机设置了多重保护故障，如电网电压高、低，电网频率高、低等，这些故障是可自动复位的。由于风能的不可控制性，所以过风速的极限值也可自动复位。还有温度的限定值也可自动复位，如发电机温度高，齿轮箱温度高、低，环境温度低等。风机的过负荷故障也是可自动复位的。除了自动复位的故障以外，其它可远程复位控制故障引起的原因有以下几种：（1）风机控制器误报故障；（2）各检测传感器误动作；（3）控制器认为风机运行不可靠。2．运行数据统计分析对风电场设备在运行中发生的情况进行详细的统计分析是风电场管理的一项重要内容。通过运行数据的统计分析，可对运行维护工作进行考核量化，也可对风电场的设计，风资源的评估，设备选型提供有效的理论依据。每个月的发电量统计报表，是运行工作的重要内容之一，其真实可靠性直接和经济效益挂钩。其主要内容有：风机的月发电量，场用电量，风机的设备正常工作时间，故障时间，标准利用小时，电网停电，故障时间等。风机的功率曲线数据统计与分析，可对风机在提高出力和提高风能利用率上提供实践依据。例如，在对国产化风机的功率曲线分析后，我们对后三台风机的安装角进行了调节，降低了
风力发电机变桨系统 摘要：变浆系统是风力发电机的重要组成部分，本文围绕风力发电机变浆系统的构成、作用、控制逻辑、保护种类和常见故障分析等进行论述。 关键词：变桨系统；构成；作用；保护种类；故障分析 1 综述 变桨系统的所有部件都安装在轮毂上。风机正常运行时所有部件都随轮毂以一定的速度旋转。变桨系统通过控制叶片的角度来控制风轮的转速，进而控制风机的输出功率，并能够通过空气动力制动的方式使风机安全停机。 风机的叶片（根部）通过变桨轴承与轮毂相连，每个叶片都要有自己的相对独立的电控同步的变桨驱动系统。变桨驱动系统通过一个小齿轮与变桨轴承内齿啮合联动。 风机正常运行期间，当风速超过机组额定风速时（风速在12m/s到25m/s之间时），为了控制功率输出变桨角度限定在0度到30度之间（变桨角度根据风速的变化进行自动调整），通过控制叶片的角度使风轮的转速保持恒定。任何情况引起的停机都会使叶片顺桨到90度位置（执行紧急顺桨命令时叶片会顺桨到91度限位位置）。 变桨系统有时需要由备用电池供电进行变桨操作（比如变桨系统的主电源供电失效后），因此变桨系统必须配备备用电池以确保机组发生严重故障或重大事故的情况下可以安全停机（叶片顺桨到91度限位位置）。此外还需要一个冗余限位开关（用于95度限位），在主限位开关（用于91度限位）失效时确保变桨电机的安全制动。 由于机组故障或其他原因而导致备用电源长期没有使用时，风机主控就需要检查备用电池的状态和备用电池供电变桨操作功能的正常性。 每个变桨驱动系统都配有一个绝对值编码器安装在电机的非驱动端（电机尾部），还配有一个冗余的绝对值编码器安装在叶片根部变桨轴承内齿旁，它通过一个小齿轮与变桨轴承内齿啮合联动记录变桨角度。 风机主控接收所有编码器的信号，而变桨系统只应用电机尾部编码器的信号，只有当电机尾部编码器失效时风机主控才会控制变桨系统应用冗余编码器的信号。 2 变浆系统的作用 根据风速的大小自动进行调整叶片与风向之间的夹角实现风轮对风力发电机有一个恒定转速；利用空气动力学原理可以使桨叶顺浆90°与风向平行，使风机停机。 3 主要部件组成
风力发电偏航系统 ―科学技术是第一生产力‖，随着社会的发展，前国家领导人邓小平同志说的这句话已得到了足够彻底的肯定！ 正当人们迈向21世纪时，科学技术的长足进步，促使世界各地各类产业都进入了结构调整时期。结构调整与重组已使那些最传统、最垄断的产业也发生了人们难以预想到的变化。社会发展将在大重组、大调整的过程中走向新时代。 从能源、电力产业看，20世纪90年代，世界能源、电力市场发展最迅速的已不再是石油、煤和天然气，太阳能发电、风力发电等可再生能源异军突起。全世界风力发电容量从1990 年的200万KW，发展到1998年的960万KW。因此，在20世纪末，国际一些能源专家预言：新能源、电力方面而言，21世纪将是可再生能源的世纪，能源、电力的开发利用将面临历史的变革。 不可否认，目前能源界存在两种观点：一是新能源仍然微不足道，也不可能满足几十亿人对能源的需求；二是现有的能源技术系统是可靠的、经济的、完全成熟的，全球能源技术和系统不会在短期内发生变化——石油、煤炭、天然气、水力发电、火力发电仍主宰能源事业，不会被代替。今天，社会的可持续发展已成为政治问题，新技术、产业调整以及更为严厉的环境政策，必将推动世界能源和能源经济的变革。20世纪中，电子技术、新材料和生产技术取得了长足进步，并在能源产业得到广泛的应用，各国政府对新能源技术的研究和发展给予了不同于常规能源技术的大力支持，技术、科技的进步将使风能在不久的将来被大规模应用。此外，风力发电有利于环境的保护。人类强烈的意识到对已遭破坏的地球环境必须进行保护，为此，必须对能源、电力的应用进行变革。由于世界上许多国家对火电厂废气废物的排放都有明确的法律规定，使火电厂生产成本大大提高。核能由于造价高和具有危险性，也难以大规模应用。能源发展是一个公共政策问题。1981年在内罗比举行的联合国新能源和的再生能源开发利用大会，强调替代能源和可再生能源可减轻对石油依赖的重要性。等等这些会议，都说明了一点，那就是能源利用和环境问题。 风力发电已经发展了100年，取得了很大的进展，风电技术已经成熟。目前市场分额最大的风电机组主要分两类：一类是变桨距调节型，即运行中改变桨距角获得最佳空气动力性能，其整机重量较轻，但结构复杂一些，机组价格较高；另一类是定桨距失速调节型机组，其轮毂结构简单，叶片固定在轮毂上，当风速超过额定值时，叶片失速使升力下降，将功率调节在额定值以下防止发电机超负荷，缺点是空气动力效率较低，整机重量大。风电技术开发的趋势是重量更轻，结构更具柔性，直接驱动发电机和变转速运行。更大单机容量的机组仍在继续研制。随着风电容量在电力系统中的比例越来越大，对系统的影响日益明显。人们已经开始利用天气预报的技术预测风电场的功率输出，以优化运行调度。 风力发电的基本原理是：风能具有一定的动能，通过风力发电机把风能转化为机械能，拖动发电机发电，经整流器得到稳定的直流电供给直流负荷，通过逆变器输出三相交流电，供给三相负荷，这里蓄电池既有储能作用，又起稳定电压的作用。 并网方式是：采用同步发电机或者异步发电机作为风力发电机与电网并联运行，并网后的电压和频率完全取决于电网。无穷大电网具有很强的牵制能力，也具有巨大的能量吞吐能力。并网后的风力发电机按风力大小自动输出大小不同的电能。这种方式中风力发电机必须具有并网和解列控制，只有当风力发电机电压、频率与电网一致时才能并网，当风力发电机因风速太小而不能输出电能时，就会从电网解列。 风力发电的特点是：可再生的洁净能源；建设周期短；装机规模灵活；可靠性高；造价低；运行维护简单；实际占地面积小；发电方式多样化；单机容量小。 我厂现有装机容量11.2万KW，共132台，单机容量850KW。有西班牙Gamesa和丹麦Vestas制造的两种机型。两种风机的原理和使用基本相同，不同的是，采用的零部件牌号不同。
摘要 能源、环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题。风力发电作为一种可持续发展的新能源，不仅可以节约常规能源，而且减少环境污染，具有较好的经济效益和社会效益，越来越受到各国的重视。 由于风能具有能量密度低、随机性和不稳定性等特点，风力发电机组是复杂多变量非线性不确定系统，因此，控制技术是机组安全高效运行的关键。偏航控制系统成为水平轴风力发电机组控制系统的重要组成部分。风力发电机组的偏航控制系统，主要分为两大类：被动迎风偏航系统和主动迎风系统。前者多用于小型的独立风力发电系统，由尾舵控制，风向改变时，被动对风。后者则多用大型并网型风力发电系统，由位于下风向的风向标发出的信号进行主动对风控制。本文设计是大型风力发电机组根据风速仪、风向标等传感器数据，对风、制动、开闸并确定起动，达到同步转速一段时间后，进行并网操作，开始发电。 本文介绍了风力机的偏航控制机构、驱动机构的基础上，采用PLC作为主控单元，设计了风电机组的偏航控制系统。系统根据风向、风速传感器采集的数据，采取逻辑控制主动对风，实现了对风过程可控。论文给出了基于风向标、风速仪的偏航控制系统的软硬件设计结果。 关键词：风力发电机；风向标；偏航控制系统；驱动机构
目录 第1章绪论 (2) 1.1 课题的背景和意义 (2) 1.2 国内风力发电的发展 (3) 第2章风力发电机组系统组成及功能简介 (5) 2.1 风力机桨叶系统 (5) 2.2 风力机齿轮箱系统 (6) 2.3 发电机系统 (7) 2.4 偏航系统 (8) 2.6 刹车系统 (8) 2.8 控制系统 (8) 第3章偏航控制系统功能和原理 (10) 3.1 偏航控制机构 (10) 3.1.1 风向传感器 (10) 3.1.2 偏航控制器 (12) 3.1.3 解缆传感器 (12) 3.2 偏航驱动机构 (13) 3.2.2 偏航驱动装置 (15) 3.2.3 偏航制动器 (16) 第4章偏航控制系统设计及结果分析 (18) 4.1 偏航系统控制过程分析 (18) 4.1.1 自动偏航 (18) 4.1.2 90度侧风控制 (19) 4.1.3 人工偏航控制 (20) 4.1.4 自动解缆 (20) 4.1.5 阻尼刹车 (21) 4.2 偏航控制系统总体设计结构与思想 (22) 4.3 偏航控制系统设计各组成器件简介、选型及原理 (22) 总结与展望 (23) 参考文献 (24) 致谢 (24)
风力发电机运行维护分析 作者：张军 来源：《中国机械》2015年第06期 摘要：为满足社会经济发展需求，需要有更充足的能源来进行维持，在持续发展背景下，风力发电已经成为电力能源生产重要方式之一。而电动机是影响风力发电效果的主要因素，可以完成风能、机械能以及电能三者之间的相互转化，如果其出现运行故障，将在根本上影响了发电量，因此必须要做好风力发电机的运行维护管理工作。本文分析了风力发电机的运行模式，并提出了相应的运行维护措施。 关键词：风力发电；发电机；运行维护 为满足社会发展对电力能源的需求，风力发电作为一种新型发电方式，现在已经得到了更进一步的发展。在风力发电过程中，发电机作为核心组成部分，在根本上决定了发电效率，但是其在运行过程中经常会因为各种因素而出现故障，并且存在不同程度的机组老化现象。为了能够提高发电机运行效果，必须要结合其运行原理，对各项常见故障进行分析，并制定完善维护方案，采取合理的措施对其进行有效管理，降低各种因素对设备运行造成的影响。 1.风力发电机结构组成以及运行原理 风力发电机主要由辅助系统、传动系统、原动机部分、执行部分以及控制系统等组成，各部分之间相互协调，共同来保证设备的正常运行。风力发电机在运行时，主要完成两部分能量的转换，即风力机风轮捕获风能，并将其转化为风力机输出的机械能；发电机装置将风力机输出的机械能，转化为并网电网[1]。发电机组除了要完成对各项能量的转换，同时还要完成信息的传递，两个方面工作相互影响，保证风力发电机组可以保持在正常运行状态，进而提高发电效率，获取更多奖发电量。 2.风力发电机常见故障分析 2.1 发电机叶片故障 风力发电机组叶片主要起到将风能转换机械能的作用，然后通过发电机将其转换为电能，达到发电的目的。但是在发电机运行过程中，其需要长时间不间断运行，加速了设备的老化，并且设备各部件在长时间运行的状态下磨损情况加重，影响了叶片的正常运行。为了能够保证叶片更好的旋转，可以针对叶片部件叶片尖端旋转速度高以及扫风面积大等运行特征，对其厚度与弦长进行逐步递增的设计。增加了叶片厚度，可以提高结构的稳定性，即便是遭遇强风也不会弯曲或者折断，降低了叶片结构的消耗，并提高了发电效率。
风力发电系统的控制原理 风力涡轮机特性： 1，风能利用系数Cp 风力涡轮从自然风能中吸取能量的大小程度用风能利用系数Cp表示： P---风力涡轮实际获得的轴功率 r---空气密度 S---风轮的扫风面积 V---上游风速 根据贝兹（Betz）理论可以推得风力涡轮机的理论最大效率为：Cpmax=0.593。 2，叶尖速比l 为了表示风轮在不同风速中的状态，用叶片的叶尖圆周速度与风速之比来衡量，称为叶尖速比l。 n---风轮的转速 w---风轮叫角频率 R---风轮半径 V---上游风速 在桨叶倾角b固定为最小值条件下，输出功率P/Pn与涡轮机转速N/Nn的关系如图1所示。从图1中看，对应于每个风速的曲线，都有一个最大输出功率点，风速越高，最大值点对应得转速越高。如故能随风速变化改变转速，使得在所有风速下都工作于最大工作点，则发出电能最多，否则发电效能将降低。 涡轮机转速、输出功率还与桨叶倾角b有关，关系曲线见图2 。图中横坐标为桨叶尖速度比，纵坐标为输出功率系统Cp。在图2 中，每个倾角对应于一条Cp=f(l)曲线，倾角越大，曲线越靠左下方。每条曲线都有一个上升段和下降段，其中下降段是稳定工作段（若风速和倾角不变，受扰动后转速增加，l加大，Cp减小，涡轮机输出机械功率和转矩减小，转子减速，返回稳定点。）它是工作区段。在工作区段中，倾角越大，l和Cp越小。 3，变速发电的控制 变速发电不是根据风速信号控制功率和转速，而是根据转速信号控制，因为风速信号扰动大，而转速信号较平稳和准确（机组惯量大）。 三段控制要求： 低风速段Ｎ＜Ｎｎ，按输出功率最大功率要求进行变速控制。联接不同风速下涡轮机功率－转速曲线的最大值点，得到ＰＴＡＲＧＥＴ＝ｆ（ｎ）关系，把ＰＴＡＲＧＥＴ作为变频器的给定量，通过控制电机的输出力矩，使风力发电实际输出功率Ｐ＝ＰＴＡＲＧＥＴ。图３是风速变化时的调速过程示意图。设开始工作与Ａ２点，风速增大至Ｖ２后，由于惯性影响，转速还没来得及变化，工作点从Ａ２移至Ａ１，这时涡轮机产生的机械功率大于电机发出的电功率，机组加速，沿对应于Ｖ２的曲线向Ａ３移动，最后稳定于Ａ３点，风速减小至Ｖ３时的转速下降过程也类似，将沿Ｂ２－Ｂ１－Ｂ３轨迹运动。 中风速段为过渡区段，电机转速已达额定值Ｎ＝Ｎｎ，而功率尚未达到额定值Ｐ＜Ｐｎ。倾角控制器投入工作，风速增加时，控制器限制转速升，而功率则随着风速增加上升，直至Ｐ＝Ｐｎ。 高风速段为功率和转速均被限制区段Ｎ＝Ｎｎ／Ｐ＝Ｐｎ，风速增加时，转速靠倾角控制器限制，功率靠变频器限制（限制ＰＴＡＲＧＥＴ值）。 ４，双馈异步风力发电控制系统