风力发电机组：偏航系统的主要作用解析

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。偏航系统的主要作用如下：

1.自动对风

正常运行时偏航控制系统自动对风，即当机舱偏离风向一定角度时，控制系统发出向左或向右调向的指令，机舱开始对风，当达到允许的误差范围内时，自动对风停止。

2.自动解缆

当机舱向同一方向累计偏转2.3圈后，若此时风速小于风电机组启动风速且无功率输出，则停机，控制系统使机舱反方向旋转2.3圈解绕；若此时机组有功率输出，则暂不自动解绕；若机舱继续向同一方向偏转累计达3圈时，则控制停机，解绕；若因故障自动解缆未成功，在扭缆达4圈时，扭缆机械开关将动作，此时报告扭缆故障，自动停机，等待人工解缆操作。

3.风轮保护

当有特大强风发生时，停机并释放叶尖阻尼板，桨距调到最大，偏航90°背风，以保护风轮免受损坏。

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，常见的有齿轮驱动和滑动两种形式。对于并网型风力发电机组来说，通常都采用主动偏航的齿轮驱动形式。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，常见的有尾舵调向、侧风轮调向、风向跟踪装置调向这三种。(www.xing528.com)

（1）尾舵调向。尾舵调向主要用于小型风力发电装置，其工作原理如图5-1所示。它的优点是能自然地对准风向，不需要特殊控制。尾舵面积A′与风轮扫略面积A之间应符合下列关系

图5-1　尾舵调向工作原理图

式中　e——转向轴与风轮旋转平面间的距离；

l——尾舵中心到转向轴的距离。

尾舵调向装置结构笨重，因此很少用于中型以上的风力机。

（2）侧风轮调向。在机舱的侧面安装一个小风轮，其旋转轴与风轮主轴垂直。如果主风轮没有对准风向，则侧风轮会被风吹动，产生偏向力，通过涡轮蜗杆机构使主风轮转到对准风向为止。

（3）风向跟踪装置调向。对大型风力发电机组来说，一般采用电动机驱动的风向跟踪装置来调向。整个偏航系统由电动机及减速机构、偏航调节系统和扭缆保护装置等部分组成。偏航调节系统也包括风向标和偏航系统调节软件。风向标对应的每一个风向都有一个相应的脉冲输出信号，通过偏航系统软件确定其偏航方向和偏航角度，然后将偏航信号放大传送给电动机，通过减速机构转动风力机平台，直到对准风向为止。如机舱在同一方向偏航超过3圈以上时，则扭缆保护装置动作，执行解缆。当回到中心位置时解缆停止。