風力發電機組偏航控制系統的廠內測試

董建剛

（太原重工股份有限公司電氣工程分公司，山西 太原 030024）

引言

偏航系統是風力發電機組必不可少的重要組成部分，也是影響風機發電量的重要因素和風機安全的重要保證。

1 偏航系統簡介

偏航系統主要用于使機艙軸線跟蹤變化的風向和進行解纜工作，主要由偏航軸承、偏航驅動裝置、扭纜開關、位置檢測接近開關等組成。當機艙與風向偏離超過一定角度時自動控制偏航系統對風。偏航對風時，偏航制動器處于半力矩制動方式，以保證機艙運行的穩定。當由于不斷的偏航，會使來自塔筒的電纜扭曲；在高功率和低功率運行行時，電纜扭曲分別超過對應值時，系統進入自動解纜程序。解纜時，偏航制動器完全打開，以快速解纜。偏航控制系統框圖如圖1所示。

圖1 偏航控制系統框圖

2 偏航系統驅動和制動的調整和測試

首先選擇“手動偏航”模式并斷開偏航驅動電機的電源，進行手動偏航操作，并查看偏航電機的電磁制動器是否能夠全部完全打開。兆瓦級風力發電機組還使用了液壓制動系統，以德國賀德克低溫型液壓站為例，通過控制偏航回路電磁閥，可實現偏航制動的3個壓力等級：170～155 bar（制動剎車）、45 bar（減少制動扭矩，偏航）、0（制動完全打開，解纜）

其次，在判斷電磁制動器打開的同時，還需要查看液壓制動器是否也能全部完全打開。需要注意的是液壓制動器由于液壓回路的行程和液的延滯性，與電磁制動器的打開動作有時間差，此時間差的配合需要根據具體情況進行調整。

最后選擇“手動模式”并接通偏航驅動電機電源，手動進行偏航確認偏航方向是否正確。測試時4個偏航電機要逐一測試其動作的正確性。

3 風向儀的調整和設置

首先，將風向儀的N標記正對機頭位置，如果不是正對，在現場調試時無法確定偏移量的大小，只能大概確認是否對風，對以后的發電量會有影響。如果發現自動對風過程中，風向標的方向與風機實際方向相反的話，將WINDVANE參數下的WINDVANE 1 OFFSET和WINDVANE 2 OFFSET由180°設置為0°。這2個參數相對于風向儀的實際安裝位置。

4 偏航計數器的調整和測試

偏航過程中，偏航計數器A和B的信號時以格雷碼的形式出現，如下頁圖2所示，2個輸入信號的狀態順序LL （低，低）、HL （高，低）、HH （高，高）、LH （低，高），這些順序組成一個完整的周期。

圖2 格雷碼實例

手動進行偏航，驗證偏航計數器是否保持這個狀態順序。即，信號狀態轉換是否如圖3所示。

圖3 狀態跳躍試驗

當狀態由2、3跳躍時，偏航計數器向上數，如果由3、2跳躍時，向下數；順時針偏航時偏航計數器A先變化，偏航計數器B后變化；逆時針偏航時偏航計數器B先變化，偏航計數器A后變化；如果偏航計數器A和偏航計數器B的信號順序不對，或者信號變化的間隔不對，需調整偏航計數器A和偏航計數器B的位置，以滿足上述條件。

5 解纜限位開關調整

以凸輪式解纜限位開關為例，一般有3個位置需要進行調整。

風機組裝完成后，未進行任何偏航運行之前（即發電機至塔筒母線排之間的動力電纜處于自然狀態，即電纜完全解纜狀態），首先要進行偏航位置記憶開關的位置調整，該開關信號為1時代表偏航位置處于順時針偏航區域，為零時代表偏航位置處于逆時針偏航區域，信號1和0之間代表電纜處于完全解纜狀態。需要調整的就是信號由1變為0的瞬間位置，方法是在電纜完全解纜狀態下，在信號為0時，首先將凸輪式限位開關的齒盤順時針手動轉動，直到信號由0變為1的瞬間停下；然后沿逆時針方向手動轉動，直到信號由1變為0的瞬間停下，并記錄此次逆時針轉動的齒輪行程數量N；最后再沿順時針方向手動轉動N/2的齒輪行程，此位置即為偏航電纜完全解纜狀態的電氣信號開關的最佳位置。

凸輪式限位開關還有另外2個位置需要調整，分別是順時針極限扭纜限位和逆時針極限扭纜限位。調整方法是首先手動驅動偏航使風機風機運行到順時針極限位置時停止偏航，然后調整順時針限位開關，使其信號發生變化。逆時針極限扭纜限位調整方法反方向同上。

6 結語

主要介紹了風力發電機偏航控制系統的廠內調整和測試方法，通過科學的方法和步驟對風機偏航系統進行調整和測試，才能保證風機的發電量和風機的安全。