张英武
福能新能源有限责任公司 福建 莆田 351100
摘要：风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的青睐和关注，尤其对于水资源、煤炭资源匮乏的山区、牧区、高原地带，风力发电已成为首选的能源供给模式。但是，风力发电机组在运转过程中，风速矢量的方向极易发生改变，以至于影响电力能源的获取量，而偏航系统作为风力发电机舱的重要组成部分，能够快速平稳的对准风向，使风轮获取最大风能，提高电力能源的供给量。因此，本文将借助风力发电机组实例，对偏航系统的现场运行技术以常见故障的远程处理方式展开论述。
关键词：风力发电；偏航系统；现场运行技术
本文以国内某风电场二期投产的风力发电机组为例，阐述偏航系统的现场运行技术要点。该风力发电机组采用MY 2.0-121/80型低风速双馈异步风力发电机组，当发电机组运行时，每秒钟的切入风速为3米，切出风速为每秒钟25米，当风机运行环境温度在10℃以下时，风速达到每秒钟9米时，风机即可满负荷运转。该风电机组的偏航系统由4台电机组成，功率为690V·4.5KW，当风机启动运行后，在偏航系统自动控制功能的作用下，风电机组能够自动实现偏航对风。
1 风力发电机组偏航系统现场运行技术要点
1.1 自动偏航系统工作原理
在风电机组运行的初始阶段，风速风向基准传感信号以绝对正北方向为准，随着风速风向的改变，风电机组内部的传感器将风速风向的改变量转化为弱电信号，同时传输至PLC。而位于机舱位置的传感器同步将弱电信号传至PLC，然后通过数学函数计算确定风向角。PLC依靠于风向角的差值向风电机组发出偏航指令。
通常情况下，风向角的角度等于0o或者360o时，说明机舱的对风位置正确，如果在5秒时间内，风向角在-15o—15o之间波动时，则说明风机处于正常运转状态，无需改变和调整偏航系统的工作程序。如果以-15o和15o作为临界限值，当风向角在20秒的时间内始终保持在超限状态，则需要调整偏航系统的各项参数。当风向角在180o以上时，为了避免风机电缆出现缠绕现象，可以顺时针自动对风偏航，如果风向角在180o以下时，则逆时针自动对风偏航。为了确保制动力矩能够提供足够的制动能量，使刹车盘与刹车片贴合到一起，偏航系统的自动指令动作完成后，液压制动压力值应当介于15—17MPa之间[1]。
1.2 偏航系统自动解缆控制技术
偏航系统在执行自动控制指令时，旋转角度的检测与记录统一由机舱中的角位移传感器负责，如果机舱旋转位移角度达到540o的上限值或者-540o的下限值，外界风速在每秒钟5米以下，电机输出功率小于100KW时，风电机组将停止运行，这时，偏航系统实现自动解缆。当旋转位移角度的上限值超出540o，达到648o，或者下限值超过-540o，达到-648o，电机输出功率在400KW以下时，风电机组自动停止运行，偏航系统实现自动解缆。或者当旋转位移角度的上限值超出648o，达到756o，下限值超过-648o，达到-756o时，风电机组自动停止运行，偏航系统实现自动解缆。
1.3 偏航系统调整控制技术
为了避免风电机组在运行过程中出现振动现象，确保整个机组在执行偏航动作指令时能够平衡过渡，偏航系统中的控制模块可以根据动作指令自动计算出阻尼力矩，而计算的主要依据包括风向、风速与系统的调速。当偏航电机启动运行后，系统借助于齿轮箱的传动作用，能够将高转速低扭矩动能转化为低转速高扭矩动能，而偏航转速则可以通过电机功率计算出来。电机功率介于100—200KW之间，偏航转速值小于等于0.3r/min，功率介于250—350KW之间，转速值小于等于0.18r/min，功率介于500—700KW之间，转速值小于等于0.1r/min，功率介于1200—2000KW之间，转速值小于等于0.085r/min。
阻尼力矩的液压参考值为4.5MPa，这一参考值可以结合风机运行时偏航动作的具体情况进行微调，微调范围控制在±0.5MPa以内，这样能够降低在偏航系统执行运作指令时对风机产生的巨大冲击载荷。当偏航系统停止运转后，液压值自动恢复至15—17MPa的标准压力范围内，此时，轴承保持在全刹车状态。风机偏航系统液压动作工作原理示意图如图1所示。
图1：风机偏航系统液压动作工作原理示意图
.png)
2 风机偏航系统的常见故障与远程处理措施
由于电动机在风力发电厂长期运行期间发生故障，叶片保持完好无损，并且风力涡轮机连续旋转的可能性非常高，因此风力技术主管部门必须应对各种风速条件下此类故障的技术风险。对“ 90°偏风偏航”执行验收评估，以确定紧急处理方法的技术细节，使“ 90°偏风偏航”在风力涡轮机的特殊情况下更加标准化和安全。同时，远程控制人员应立即监视发生故障的风扇的叶片角度，发电机转速以及在变桨故障时液压系统是否满足停机要求。安全的工作环境。
如果风电场中的风速为3至6m/s，则风力涡轮机有时会处于“启动”状态，并且如果它无法连接至电网进行发电，则远程中央控制人员必须立即更改发电机速度，风向和叶片速度。总的绞合电缆角度，总机舱角度，机舱方向角度，偏航控制方法，状态代码检查和数值分析应尽可能避免由各种因素引起的过大的风向角误差，以降低风能利用率并达到发电机转速。这里的发电速度（1150 r/min）要求。如果实际风向角误差很大或不会自动引起偏航并且无法临时处理，则操作中央控制人员可以根据手动远程精度的实际需要暂时切换到“手动偏航”模式，确保风力发电效率。
当前的风扇警报（即不会立即关闭风扇的异常或预警信号）不会在风扇的公共监视界面（例如日常监视面板界面）中打开，因此无需及时检测异常风扇状况或警报状况。没有帮助。从技术上讲，它会影响中央控制远程工作监控板的质量。因此，有必要从技术上改善远程中央控制公共控制界面中风扇警报功能的控制和管理。在技术细节上，我们提高了偏航系统测试的技术质量标准，并对电动机的旋转，机舱的旋转角度，风速和方向指示器系统，偏航电动机的电磁制动器以及双绞线开关的限位开关进行了必要的检查和维护。进行运动检测测试，了解每个模拟值的变化，以确保每个参数控制值和反馈值的准确性，并检查偏航运动测试中是否有异常声音。定期测试偏航系统防雷和接地电阻（包括次级屏蔽接地）的卓越性，以确保对电信号或干扰信号敏感的流量的可靠性和准确性。同时，还定期检查，测试或更换驱动器机械部件，液压管路柔性连接部件的高压软管和压力机械部件（仪器）的润滑效果，以确保机械部件的稳定性能和测量精度。
结束语：
通过对风力发电机组偏航系统工作原理与运行技术的概括分析，可以看出，偏航系统能够自动完成动作执行口令，并且可以借助于终端控制界面对系统实现远程控制，因此，偏航系统的现场运行技术不仅能够有效降低风机故障的发生几率，同时，对提升风能利用效率也具有重要的现实意义。
参考文献：
[1]叶宁.浅谈风力发电机组偏航系统现场运行技术应用[J].红水河,2019,38(4):43-46,61.
[2]宁文钢,姜宏伟,王岳峰.风力发电机组偏航系统常见故障分析[J].机械管理开发,2018,33(11):67-68,116.