風(fēng)電機(jī)組偏航系統(tǒng)故障淺析

劉家慧

摘? ?要：現(xiàn)階段我國(guó)的環(huán)境污染逐漸加劇，尋找清潔的能源進(jìn)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(duì)風(fēng)電機(jī)組十分重要。本文對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(jī)組偏航的噪音處理、齒輪箱以及偏航軸承的維護(hù)等三方面對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)常見故障的排除技術(shù)進(jìn)行論述。

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

中圖分類號(hào)：TM315? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）04（c）-0106-02

現(xiàn)階段我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，國(guó)家科技水平也在穩(wěn)固提升，但同時(shí)伴隨著環(huán)境的污染，人們也開始重視這個(gè)問題。相對(duì)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(dú)特性質(zhì)引起了人們的關(guān)注，我國(guó)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(shí)際研究中風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并不是十分成熟，有許多故障仍然會(huì)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(jī)組的功能，降低了風(fēng)力資源的利用率。

1? 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的簡(jiǎn)介

風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(dòng)，風(fēng)機(jī)就會(huì)被帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)起來，也就轉(zhuǎn)化為了機(jī)械能，進(jìn)而通過電磁感應(yīng)現(xiàn)象將風(fēng)機(jī)的機(jī)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(jī)通常包括風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)、尾翼、塔架、限速安全機(jī)構(gòu)以及儲(chǔ)能裝置這六個(gè)部分組成，如圖1所示。

一般而言，風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(dòng)能也就隨之轉(zhuǎn)化成為輪軸的機(jī)械能，最終由于磁場(chǎng)的作用轉(zhuǎn)化為電能，實(shí)現(xiàn)發(fā)電。實(shí)際上，風(fēng)能也是太陽能，地球經(jīng)過太陽的照射，各個(gè)區(qū)域的溫度也就會(huì)不一樣，進(jìn)而大氣流動(dòng)就會(huì)形成風(fēng)，最終我們才可以通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。

2? 偏航系統(tǒng)的功能

風(fēng)力發(fā)電機(jī)的偏航系統(tǒng)是重要的組成部分，其功能的好壞對(duì)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)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(huì)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(huì)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(shí)感受到風(fēng)力的狀態(tài)，確認(rèn)風(fēng)向的變化特點(diǎn)，并且驅(qū)動(dòng)機(jī)艙使其進(jìn)行繞塔旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而確保風(fēng)輪掃風(fēng)面同風(fēng)向垂直。除此之外，由于機(jī)艙在旋轉(zhuǎn)過程中可能會(huì)因?yàn)橐恍┰蚨粩嗾{(diào)整，導(dǎo)致其一直進(jìn)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(jìn)行解纜，保證機(jī)組的正常穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

3? 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)常見故障

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在運(yùn)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(jī)組的振動(dòng)而產(chǎn)生的，并且很容易對(duì)機(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，偏航阻尼的力矩由于風(fēng)力、機(jī)器老化等因素會(huì)增加許多，進(jìn)而增加了噪音，還有可能由于長(zhǎng)期的運(yùn)轉(zhuǎn)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的一些主要機(jī)械構(gòu)件會(huì)靠近并且相互影響，導(dǎo)致摩擦或者振動(dòng)等狀況，產(chǎn)生噪音。除此之外，在風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，外部風(fēng)力以及風(fēng)向是隨是不確定的，隨時(shí)都會(huì)發(fā)生大幅度的變化。因此，當(dāng)風(fēng)機(jī)工作時(shí)，如果外部的風(fēng)力突然有劇烈的變化，就會(huì)對(duì)整個(gè)風(fēng)機(jī)尤其是偏航系統(tǒng)部分產(chǎn)生巨大的沖擊，驅(qū)動(dòng)齒輪箱就會(huì)在這種驟變的狀態(tài)下發(fā)生打齒的機(jī)械問題，嚴(yán)重的還可能會(huì)造成斷齒的問題。另外，由于現(xiàn)階段的風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)以及剛性力度不夠完善，還可能對(duì)機(jī)艙以及塔筒之間的連接機(jī)構(gòu)產(chǎn)生較大的影響，導(dǎo)致其錯(cuò)亂或者脫落。在風(fēng)機(jī)的日常運(yùn)轉(zhuǎn)中，風(fēng)向標(biāo)信號(hào)還可能會(huì)有意外狀況，容易出現(xiàn)指向錯(cuò)誤，進(jìn)而對(duì)風(fēng)機(jī)傳達(dá)錯(cuò)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(jī)的日常維護(hù)，尤其對(duì)于一些風(fēng)機(jī)而言，工作環(huán)境有時(shí)候會(huì)比較惡劣或者變化十分劇烈，因此要經(jīng)常對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行檢查，對(duì)偏航制動(dòng)盤這些關(guān)鍵部位保養(yǎng)或者更換。

4? 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)常見故障的處理

4.1 做好風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航的噪音處理

在風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)中，有很多不同的因素都會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)產(chǎn)生噪音，但是一部分噪音對(duì)分機(jī)的影響較小，可以忽略不計(jì)，因此，只需要對(duì)一些對(duì)風(fēng)機(jī)影響較大的因素進(jìn)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(xì)小的因素引起較大的噪聲，所以在風(fēng)機(jī)維護(hù)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(rùn)滑油，同時(shí)還要注意潤(rùn)滑油的規(guī)格是否合理。另外，還要針對(duì)偏航小齒輪與偏航軸承齒圈進(jìn)行相關(guān)的測(cè)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(rèn)合適的偏航壓力值。在實(shí)驗(yàn)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(duì)于制動(dòng)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(jìn)行制造，如果質(zhì)量過差，那么整個(gè)偏航系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)就會(huì)受到很大的影響，工作效率也會(huì)大大降低。機(jī)組晃動(dòng)也是一個(gè)很大的問題，改善機(jī)組晃動(dòng)對(duì)偏航系統(tǒng)的運(yùn)行有著重要的意義，主要可以從以下幾個(gè)方向調(diào)整。對(duì)于機(jī)組制動(dòng)盤來說，在起初的設(shè)計(jì)制造時(shí)就要注意其外表面的光滑程度，如果光滑程度較高，那么機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)也就滿足要求。在設(shè)計(jì)時(shí)要全面考慮制動(dòng)盤的工作環(huán)境，依據(jù)其工作環(huán)境的特征合理確認(rèn)表面光滑程度，設(shè)計(jì)完成后也就進(jìn)行科學(xué)試驗(yàn)，確認(rèn)設(shè)計(jì)理念是否可行。在生產(chǎn)時(shí)，要加強(qiáng)其過程的監(jiān)督檢查，尤其是對(duì)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(jìn)行監(jiān)督，定期對(duì)加工完成的產(chǎn)品進(jìn)行抽查檢驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的嚴(yán)格把控。

4.2 做好齒輪箱以及偏航軸承、加強(qiáng)偏航定位

現(xiàn)階段我國(guó)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(dòng)齒輪箱的大部分結(jié)構(gòu)和部件都由我國(guó)企業(yè)設(shè)計(jì)制造，因此，這類產(chǎn)品的制造也更加嚴(yán)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(qiáng)其他的完善措施。在偏航系統(tǒng)工作時(shí)，會(huì)受到系統(tǒng)外載荷產(chǎn)生的作用，偏航制動(dòng)器也就會(huì)受到一定的壓力，同時(shí)由于偏航制動(dòng)器只可以進(jìn)行阻尼工作，難以承受巨大的載荷的沖擊，齒輪就會(huì)因此受到很大的沖擊，在嚴(yán)重情況下，偏航驅(qū)動(dòng)電機(jī)的尾部制動(dòng)器還可能發(fā)生難以預(yù)測(cè)的情況。另外，應(yīng)當(dāng)對(duì)一些關(guān)鍵部位的齒輪進(jìn)行額外的加工，在制作時(shí)可以通過熱處理等措施加強(qiáng)其剛性，定期對(duì)齒輪進(jìn)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(fù)面情況的發(fā)生。

5? 結(jié)語

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

參考文獻(xiàn)

[1] 白中狀.1.5MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航液壓系統(tǒng)故障分析及處理[J].中國(guó)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(jī)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(jī)組關(guān)鍵部件故障預(yù)測(cè)技術(shù)研究[D].華北電力大學(xué)，2017.