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风电机组的偏航系统及发展趋势

2011-02-25 来源：沈阳工业大学风能技术研究所浏览数：4820

    偏航系统的作用、种类和组成
    偏航系统是风电机组特有的伺服系统。偏航系统的主要作用有两个。其一是与风电机组的控制系统相互配合，使风电机组的风轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高风电机组的发电效率，同时在风向相对固定时能提供必要的锁紧力矩，以保障风电机组的安全运行。其二是由于风电机组可能持续地一个方向偏航，为了保证机组悬垂部分的电缆不至于产生过度的纽绞而使电缆断裂、失效，在电缆达到设计缠绕值时能自动解除缠绕。
    偏航系统的方案有多种，如阻尼式偏航系统、带有偏航制动器的固定式偏航系统、软偏航系统、阻尼自由偏航系统和可控自由偏航系统等。目前应用最为普遍的有两种，一种是采用滑动轴承的阻尼式偏航系统，另一种是采用带有偏航制动器的固定式偏航系统。
    偏航系统是由偏航控制机构和偏航驱动机构两大部分组成。其中偏航控制机构包括风向传感器、偏航控制器、解缆传感器等几部分，偏航驱动机构包括偏航轴承、偏航驱动装置、偏航制动器（或偏航阻尼装置）等几部分组成。
    采用滑动轴承的阻尼式偏航系统
    滑动轴承的偏航系统是阻尼型的偏航系统。该轴承处于塔架与机舱之间，它把各种力通过轴瓦从机舱传到塔架。滑动轴承的轴瓦大多是用工程塑料制成，这种材料（如PETP，它比尼龙更好）具有良好的综合性能，包括力学性能，耐热性，耐磨性，耐化学品性和自润滑性，且摩擦系数低，有一定的阻燃性，易加工，较好的耐腐蚀性。由于这种材料具有特有的机械性能，使得这种轴承即使在缺少润滑的情况下也能工作。轴瓦由轴向上推力瓦、径向推力瓦和轴向下推力瓦组成。分别用来承受机舱和风轮重量产生的平行于塔筒方向的轴向力，风轮传递给机舱的垂直于塔筒方向的径向力和机舱的倾覆力矩。从而将机舱受到的各种力和力矩通过这三种轴瓦传递到塔架。
    滑动轴承阻尼式偏航系统的结构如图1所示。