風(fēng)電機組偏航系統(tǒng)故障淺析

劉家慧

摘? ?要：現(xiàn)階段我國的環(huán)境污染逐漸加劇，尋找清潔的能源進行發(fā)電是發(fā)展的必要措施。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)由于其清潔無污染，引起了人們的重視，偏航系統(tǒng)的性能好壞對風(fēng)電機組十分重要。本文對風(fēng)力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)常見故障問題作了闡述，從如何做好風(fēng)力發(fā)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(fēng)力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)常見故障的排除技術(shù)進行論述。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電機組? 偏航系統(tǒng)? 故障處理

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

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

1? 風(fēng)力發(fā)電機的簡介

風(fēng)力發(fā)電機本質(zhì)上就是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，將外界的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能。隨著空氣的流動，風(fēng)機就會被帶動旋轉(zhuǎn)起來，也就轉(zhuǎn)化為了機械能，進而通過電磁感應(yīng)現(xiàn)象將風(fēng)機的機械能轉(zhuǎn)化為電能，最終以交流電的形式輸送出去。風(fēng)力發(fā)電機通常包括風(fēng)輪、發(fā)電機、尾翼、塔架、限速安全機構(gòu)以及儲能裝置這六個部分組成，如圖1所示。

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

2? 偏航系統(tǒng)的功能

風(fēng)力發(fā)電機的偏航系統(tǒng)是重要的組成部分，其功能的好壞對發(fā)電機組的運轉(zhuǎn)有著很大的影響。在工作環(huán)境中，如果風(fēng)的方向出現(xiàn)變化，那么風(fēng)與水平方向的角度就也就會有變化，和葉輪掃風(fēng)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(tài)。因此，在這種狀況下就需要偏航系統(tǒng)的幫助。偏航系統(tǒng)可以及時感受到風(fēng)力的狀態(tài)，確認風(fēng)向的變化特點，并且驅(qū)動機艙使其進行繞塔旋轉(zhuǎn)，進而確保風(fēng)輪掃風(fēng)面同風(fēng)向垂直。除此之外，由于機艙在旋轉(zhuǎn)過程中可能會因為一些原因而不斷調(diào)整，導(dǎo)致其一直進行同一方向的旋轉(zhuǎn)，造成電纜扭絞的意外情況，所以有必要利用偏航系統(tǒng)進行解纜，保證機組的正常穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。

3? 風(fēng)力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)常見故障

風(fēng)力發(fā)電機組在運行中經(jīng)常發(fā)生的狀況就是容易產(chǎn)生較大的噪音，這些噪音一般都是由于機組的振動而產(chǎn)生的，并且很容易對機組的工作產(chǎn)生許多不良的影響。導(dǎo)致噪音產(chǎn)生的原因多種多樣，在偏航系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時，偏航阻尼的力矩由于風(fēng)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(zhuǎn)，風(fēng)力發(fā)電機組的一些主要機械構(gòu)件會靠近并且相互影響，導(dǎo)致摩擦或者振動等狀況，產(chǎn)生噪音。除此之外，在風(fēng)機運轉(zhuǎn)時，外部風(fēng)力以及風(fēng)向是隨是不確定的，隨時都會發(fā)生大幅度的變化。因此，當(dāng)風(fēng)機工作時，如果外部的風(fēng)力突然有劇烈的變化，就會對整個風(fēng)機尤其是偏航系統(tǒng)部分產(chǎn)生巨大的沖擊，驅(qū)動齒輪箱就會在這種驟變的狀態(tài)下發(fā)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(xiàn)階段的風(fēng)機結(jié)構(gòu)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(gòu)產(chǎn)生較大的影響，導(dǎo)致其錯亂或者脫落。在風(fēng)機的日常運轉(zhuǎn)中，風(fēng)向標(biāo)信號還可能會有意外狀況，容易出現(xiàn)指向錯誤，進而對風(fēng)機傳達錯誤的信息，導(dǎo)致偏航定位出現(xiàn)一定的偏差。工作人員還要注意風(fēng)機的日常維護，尤其對于一些風(fēng)機而言，工作環(huán)境有時候會比較惡劣或者變化十分劇烈，因此要經(jīng)常對風(fēng)機進行檢查，對偏航制動盤這些關(guān)鍵部位保養(yǎng)或者更換。

4? 風(fēng)力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)常見故障的處理

4.1 做好風(fēng)力發(fā)電機組偏航的噪音處理

在風(fēng)機的運轉(zhuǎn)中，有很多不同的因素都會導(dǎo)致風(fēng)機產(chǎn)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(fēng)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(fēng)機維護過程中，應(yīng)當(dāng)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(guī)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(guān)的測試，通過調(diào)整二者之間的摩擦角度、摩擦力度等參數(shù)，記錄每種狀態(tài)下的數(shù)據(jù)，根據(jù)這些確認合適的偏航壓力值。在實驗過程中應(yīng)當(dāng)注意摩擦面的清潔狀態(tài)，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(zhì)量，應(yīng)當(dāng)用良好的材料進行制造，如果質(zhì)量過差，那么整個偏航系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)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(tǒng)的運行有著重要的意義，主要可以從以下幾個方向調(diào)整。對于機組制動盤來說，在起初的設(shè)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(tài)也就滿足要求。在設(shè)計時要全面考慮制動盤的工作環(huán)境，依據(jù)其工作環(huán)境的特征合理確認表面光滑程度，設(shè)計完成后也就進行科學(xué)試驗，確認設(shè)計理念是否可行。在生產(chǎn)時，要加強其過程的監(jiān)督檢查，尤其是對于一些重要構(gòu)件應(yīng)當(dāng)設(shè)置足夠數(shù)量的專門人員進行監(jiān)督，定期對加工完成的產(chǎn)品進行抽查檢驗，實現(xiàn)生產(chǎn)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(xiàn)階段我國的科學(xué)技術(shù)相比之前已經(jīng)有了很大的提升，偏航驅(qū)動齒輪箱的大部分結(jié)構(gòu)和部件都由我國企業(yè)設(shè)計制造，因此，這類產(chǎn)品的制造也更加嚴格，質(zhì)量也得到了很好的保證，所以除了部分技術(shù)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(tǒng)工作時，會受到系統(tǒng)外載荷產(chǎn)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(qū)動電機的尾部制動器還可能發(fā)生難以預(yù)測的情況。另外，應(yīng)當(dāng)對一些關(guān)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(jié)構(gòu)或者位置是否發(fā)生變化，這樣才可以有效預(yù)防一些負面情況的發(fā)生。

5? 結(jié)語

綜上所述，由于風(fēng)力發(fā)電對環(huán)境的重要性，要充分改進風(fēng)力發(fā)電機的性能，研究人員要將風(fēng)電機組的偏航系統(tǒng)作為重要的研究內(nèi)容，對其噪音產(chǎn)生、偏航軸承等方面要制定解決方案，進行相應(yīng)的保養(yǎng)措施，確保風(fēng)力發(fā)電機的穩(wěn)定運行。

參考文獻

[1] 白中狀.1.5MW風(fēng)力發(fā)電機組偏航液壓系統(tǒng)故障分析及處理[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2015（21）：86-87.

[2] 王曉東.大型風(fēng)力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)介紹及故障分析[J].內(nèi)蒙古石油化工，2012，38（3）：75-76.

[3] 邸帥.風(fēng)電機組關(guān)鍵部件故障預(yù)測技術(shù)研究[D].華北電力大學(xué)，2017.