1、直驱直驱风力发电组风力发电组的偏航系统的偏航系统直驱风电机组偏航系统电气原理直驱风电机组偏航系统电气原理3授课提纲授课提纲直驱风电机组偏航系统概述直驱风电机组偏航系统概述1直驱风电机组偏航系统结构直驱风电机组偏航系统结构直驱风电机组机舱机舱装配工直驱风电机组机舱机舱装配工艺艺42 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。其主要功能就是捕捉风向,控制机舱平稳、精确、可靠的对风，使机组发电时叶轮始终处于迎风方向，充分利用风能，提高发电效率1、直驱风电机组偏航系统概述 1.1 偏航系统的功能 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
2、，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33绕。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。1、直驱风电机组偏航系统概述 1.2 偏航系统的工作原理工作原理：工作原理：根据风向标确定的风向，偏航控制系统
3、控制伺服电机驱动偏航轴承内齿圈带动机头转动，使叶轮正面迎风，在保证机组安全的同时实现最佳风能接收；当风向不发生改变或改变较小时，制动器锁定机头，避免机头不断摆动带来的各种问题。2.1 偏航系统总体结构 1、机舱铸件；2、机舱尾罩；3、气象站；4、偏航驱动；5、偏航轴承及制动盘；6、偏航制动器；7、通风冷却系统；8、液压、润滑系统；9、机舱控制柜；10、其它（爬梯、地板、走线架、灭火器、机舱照明灯、横梁、偏航锁紧装置、自动提升装置、解缆传感器等）。2、直驱风电机组偏航系统结构作用：作为承载体，要求便于运输、吊装及风场维护。材料：球墨铸铁，要求经有限元分析满足强度要求。重量：铸件12T，装配完成后
4、19T；机舱吊耳按25T吊钩尺寸设计，满足吊装要求。尺寸：装配体4.1m3.4m3.6m，满足运输要求；2、直驱风电机组偏航系统结构 2.2 机舱铸件 机舱尾部为玻璃钢结构整流罩，玻璃钢结构减轻了机舱整体重量，其流线型造型确保风能转换效率得到提高。包括：顶部通风管道接口；天窗、逃生口。2.3 机舱尾罩2、直驱风电机组偏航系统结构（1）液压系统：为叶轮维护锁紧销提供锁紧力；为叶轮转动刹车提供制动力；为机舱偏航提供阻尼（带压偏航）；机舱偏航刹车提供制动力，偏航时释放。（2）润滑系统：为润滑系统为偏航轴承、偏航驱动提供润滑脂。2.4 液压液压系统与润滑系统系统与润滑系统2、直驱风力发电机的结构 偏航
5、驱动固定在机舱上，小齿轮与偏航轴承齿圈啮ni合，结构包括：偏航电机、减速器、小齿轮。偏航驱动装置一般有4组，电机功率2.2kw,内部含有温度传感器，控制绕组温度在155之内。要求能使机舱相对塔筒旋转，其目的是保证风机正向迎风和背离风向或者在电缆过度扭缆时解缆。2.5 偏航驱动偏航驱动2、直驱风电机组偏航系统结构 偏航轴承外圈与机舱连接，内圈与塔筒顶部法兰连接。二者之间有制动盘。偏航轴承的外环的外部齿轮部分有偏航驱动，安装在铸造架上。制动盘和偏航制动器组成偏航制动系统。2.6 偏航轴承及制动盘偏航轴承及制动盘2、直驱风电机组偏航系统结构 偏航过程结束后，通过制动器上下钳闸夹紧制动盘，将风机固定在
6、某个方向。液压制动器 通过液压控制，偏航时释放压力，保证机组能够自由转动；偏航结束后施加压力实现制动。机械制动器 通过碟簧提供压力夹紧制动盘，该夹紧力始终存在，偏航时驱动力矩需克服该夹紧力产生的摩擦力矩。两种制动器对比 液压制动稳定、快速，且能提供较大的制动力矩，但对液压系统要求高；机械制动碟簧在使用过程中会松弛，提供的制动力矩较小。2.7 偏航制动器偏航制动器2、直驱风电机组偏航系统结构 2.8 通风冷却系统通风冷却系统2、直驱风电机组偏航系统结构 主要作用：冷却发电机,组成：换热器+鼓风机+通风管道鼓风机：从机舱内吸取冷空气，并鼓入发电机锥形支撑内而带走热量。内循环机舱内冷空气经鼓风机、发
7、电机、管道、换热器后回到机舱。换热器：从外界吸取冷空气，通过散热片与从发电机处过来的热空气进行热交换后，排放到外界。外循环外界空气经换热器后回到外界。两条循环线空气只有热交换并没有接触，可以防止外界盐雾、杂质等进入机组。2.9 解缆解缆系统系统2、直驱风电机组偏航系统结构 解缆系统的扭缆开关主要作用是防止机舱在转动时内部电缆过度缠绕而损坏，它是通过齿轮咬合机械装置将信号传递PLC进行处理和发出指令进行工作的，以国内某知名公司生产的以国内某知名公司生产的1.5MW风机为例风机为例，当机身在同一方向己旋转2转(720度)，且风力机不处在工作区域(即10分钟平均风速低于切入风速)系统进入解缆程序。解
8、缆过程中，当风力机回到工作区域(即10分钟平均风速高于切入风速)，系统停止解缆程序，进入发电程序，但当机身在同一方向己旋转2.5转(900度)偏航限位动作扭缆保护，系统强行进入解缆程序，此时系统停止全部工作，直至解缆完成。当风速超过25 m/s时，自动解缆停止。自动解除电缆缠绕可以通过人工调向来检验是否正常。当调向停止触点由常闭进入常开状态时，风机自动解除电缆缠绕，此时风力发电机应不处于维修状态，因此自动调向功能在维修状态时无法使用。装配在机舱顶部，要求防雷击，能检测风向、风速变化。包括：气象站支架：中空，便于电缆走线,防止电线长期暴露在外而老化。同时，在支架中装有接地螺栓。避雷针：防雷击，通
9、过接地螺栓将雷电导入地下。风向标：感应风向变化，并将信号传递到偏航电机。风速计：用于测量风速航空警示灯温度传感器 2、直驱风电机组偏航系统结构 2.10 气象站 气象站风向标作用：主要测量风向与机舱中心线的偏差角。一般采用两。一般采用两个风向标，分别个风向标，分别安装在机舱顶部安装在机舱顶部两侧，以便互相校验，排除可能两侧，以便互相校验，排除可能产生的误信号。产生的误信号。风向标工作原理：风速风向仪就是实现这个功能的。控制器根据风向信号，起动偏航系统。当两个风向标不一致时，偏航会自动中断。当风速低于3m/s时，偏航系统不会起动风向标内部装有一个6位的格雷码盘，利用光学原理，风向标的角度可以实现
10、0-359的监测。补充：风向标2、直驱风力发电机的结构 风速计作用：风速计作用：测量风速大小，供给量风速大小，供给PLCPLC进行进行运算控制，运算控制，位于机舱罩子外部，远离叶轮一位于机舱罩子外部，远离叶轮一侧，阻流板前面侧，阻流板前面。风速计工作原理：风速计工作原理：风力发电机组应有两个可加热式风速计可加热式风速计（其中一个超声波）。在在正常运行或风速大于最小极限风速时，风速正常运行或风速大于最小极限风速时，风速计程序连续检查和监视所有风速计的同步运计程序连续检查和监视所有风速计的同步运行。计算机每秒采集一次来自于风速仪的风行。计算机每秒采集一次来自于风速仪的风速数据；每速数据；每10mi
11、n10min计算一次平均值计算一次平均值，用于判别起动风速和停机风速。测量数据的差值应在差值极限1.5m/s以内。如果所有风速计发送的都是合理信号，控制系统将取一个平均值。利用一个积分器将脉冲信号转换为电压信号，电压信号可以被解析成4-20mA的输出信号。补充：风速计2、直驱风力发电机的结构 2.10 其它其它2、直驱风电机组偏航系统结构 机舱里其他部件：电缆楼梯、爬梯、地板、走线架、灭火器、照明灯、横梁、偏航锁紧装置、手动泵等。直驱风电机组偏航电气系统 3.1 电气系统框图电气系统框图3、直驱风电机组偏航系统电气系统 手动手动/自动偏航控制（包括自动偏航控制（包括液压刹车）液压刹车）气象站数
12、据检测（风速、风向、温度）润滑系统控制（主轴承、偏航轴承）发电机定子温度及气隙温度检测和保护 烟雾检测及报警 扭缆检测及控制扭缆检测及控制 与塔基与塔基PLCPLC主站（光纤）及主站（光纤）及轮毂轮毂PLCPLC从站（光缆）通讯从站（光缆）通讯 本地调试及维护接口 3.2 偏航系统功能3、直驱风电机组偏航系统电气原理 机舱装配总成工序图（23步骤）：机舱铸件清理吊具总成装配偏航轴承清理及装配贴装机舱密封垫机舱控制柜安装制动单元装配地板总成安装发电机楼梯安装通风机及主管安装液压单元安装偏航制动液压管路爬梯总成安装顶盖及气象站安装灯安装部分标识喷漆解缆传感器安装机舱罩安装整理偏航锁紧装置安装挡风板
13、及机舱运输架安装检查与测试整理包装待运。4.1 机舱装配流程4、直驱风电机组机舱装配工艺 1、机舱铸件的检查（1）对照机舱铸件图纸检查铸件的图号、序列代号是否符合要对照机舱铸件图纸检查铸件的图号、序列代号是否符合要求。求。（2）检查铸件油漆表面检查铸件油漆表面，要求油漆表面无损坏、装配表面无损伤。（3）用压缩气体吹净机舱铸件表面用压缩气体吹净机舱铸件表面，特别要注意清洁铸件安装表面与安装螺孔、偏航驱动连接孔、机舱润滑油脂孔等。（4）内外表面喷涂指定清洗剂来清洁污渍喷涂指定清洗剂来清洁污渍，用布擦干后，再用干布浸清洁水擦拭干净。（5）待表面干燥后，对于缺漆表面进行补漆。4、直驱风电机组机舱装配工
14、艺 4.2 机舱装配工艺2.机舱吊具及枕木的安装4、直驱风电机组机舱装配工艺 4.2 机舱装配工艺a)用起子去掉螺孔塑料保护盖，试装吊孔盖合格后卸下包装用起子去掉螺孔塑料保护盖，试装吊孔盖合格后卸下包装待运；待运；b)按图1a方式在机舱上对称安装两个48垫圈和M48螺母及M0019机舱回转吊具，均力紧固到位 c)将吊环螺钉M20旋入到位见图1b；d)用吊带和D,M0019机舱回转吊具，将机舱吊入装配工场两枕木工位上 3.偏航轴承的清理与装配（1）组装好装配支架，用螺钉连接紧固。（2）清洁装配支架，然后将机舱置于支架上。（3）偏航刹车片试装，将偏航刹车片与机舱底部凹槽装配，保偏航刹车片试装，将偏
15、航刹车片与机舱底部凹槽装配，保持滑动配合持滑动配合。（4）试装完毕，将机舱调离装配支架，底面平置于两枕木上。（5）打开偏航轴承包装箱，检查轴承表面无锈蚀、碰伤变形等缺陷。用干净的布擦拭轴承的上下表面。（6）在轴承上安装吊具，平置吊起偏航轴承吊入机舱装配支架在轴承上安装吊具，平置吊起偏航轴承吊入机舱装配支架的装配环板面上，偏航轴承的的装配环板面上，偏航轴承的“S”“S”点处在吊装放置过程中不得点处在吊装放置过程中不得受力。受力。（7）检查两边螺孔尺寸，发现个别螺孔未攻丝 或攻丝深度不到位的，进行 攻丝处理，并清除切屑和毛刺。4、直驱风电机组机舱装配工艺 4.2 机舱装配工艺Back to sch
16、ool3.偏航轴承的清理与装配（8）用水平尺检查连接螺栓高度，保证螺栓已经全部拧入到位。（9）将O型密封圈用布擦净，分别装入偏航轴承的润滑油脂孔内。（10）用清洁的细长铁丝检查油脂孔，确保机舱油脂孔与偏航轴承油脂孔畅通。（11）将机舱吊具安装到位并吊起，清洁机舱底面，将清洁好的机舱平衡吊入，并对位偏航轴承上，调整机舱螺孔装配间隙，使四个导销转动自如。（12）两人用棘轮扳手加套筒子对称预拧紧M33螺母一遍，再用液压扭矩扳手，采用十字交叉法两人同时对称预紧，分四次预紧全部螺栓.第3次预紧后间隔8小时，每打完一组用黑色蓝色绿色|红色笔标示清楚。（第4次启动ZFK-1正反转控制器，偏航电机齿轮驱动偏航
17、轴承运转，转动方向与第3次方向相）反；4、直驱风电机组机舱装配工艺 4.2 机舱装配工艺Back to school 4.贴装机舱密封垫（1）用指定清洗剂清洗机舱罩及发电机面密封圈位置油污，再用抹布浸水清洗后擦拭干净。再用抹布浸水清洗后擦拭干净。（2）待表面干燥后，将密封垫粘贴机舱与发电机配合面及将密封垫粘贴机舱与发电机配合面及机舱与机舱罩配合面。机舱与机舱罩配合面。（3）密封垫的粘贴要符合工艺要求。4、直驱风电机组机舱装配工艺 4.2 机舱装配工艺Back to school5 机舱控制柜总成安装（1）安装连接支架，螺栓组件，螺纹短端涂锁固胶并紧固。（2）用叉车将机舱控制柜送进机舱内，吊车吊
18、起吊带从机用叉车将机舱控制柜送进机舱内，吊车吊起吊带从机舱顶部孔中进入，吊带和机舱控制柜顶部的吊环相连，平舱顶部孔中进入，吊带和机舱控制柜顶部的吊环相连，平衡吊起控制柜，叉车退出。衡吊起控制柜，叉车退出。（3）吊车同时配合两人，将吊起的的机舱控制柜推至安装吊车同时配合两人，将吊起的的机舱控制柜推至安装位置对准螺孔位置对准螺孔。然后用螺栓紧固，螺纹短端涂螺纹锁固胶。（4）安装接地端子，安装电缆支撑及导块。机舱控制柜机舱控制柜总成安装总成安装4、直驱风电机组机舱装配工艺 4.2 机舱装配工艺Back to school2.6 偏航驱动的安装（1）将偏航驱动连接螺栓的螺纹段均匀涂抹润滑脂，拧到机舱的
19、偏航驱动螺孔内紧固。（2）在机舱偏航驱动安装孔内圆周面均匀涂抹防锈油。（3）叉车吊起偏航驱动总成，送入机舱内安装位置，安装第一台需外接正反装控制器电源，以便调试时驱动齿轮，检查啮合齿侧间隙。（4 4）偏航驱动总成法兰圆周面上有一锥形标记孔，将此位置对位偏）偏航驱动总成法兰圆周面上有一锥形标记孔，将此位置对位偏航轴承航轴承“S S”点，对准安装螺柱孔，驱动部分顺利插入螺柱。点，对准安装螺柱孔，驱动部分顺利插入螺柱。（5）在螺柱上装入衬套，接入螺母，用特定的扭力扳手采用十字交叉法对称拧紧。（6）点动正反转控制器，转动偏航驱动齿轮，使得偏航轴承上涂有点动正反转控制器，转动偏航驱动齿轮，使得偏航轴承上
20、涂有绿色漆的三个齿与偏航驱动小齿轮啮合，啮合后用塞尺检查齿间间绿色漆的三个齿与偏航驱动小齿轮啮合，啮合后用塞尺检查齿间间隙隙。）(啮合时齿的一侧间隙为啮合时齿的一侧间隙为0mm0mm，另外一侧的间隙在，另外一侧的间隙在0.54-0.72mm0.54-0.72mm，正、反双向调整正、反双向调整,用用0.02-1.0mm0.02-1.0mm塞尺检查齿间间隙塞尺检查齿间间隙)（7）采用特定扭力扳手分三次预紧全部螺栓，每一次的预紧力矩根据技术文件要求。（8）按照顺时针顺序安装其余几台偏航驱动总成4、直驱风电机组机舱装配工艺 4.2 机舱装配工艺Back to school7、偏航制动单元安装（1）偏航
21、刹车片按编号嵌入机舱底部凹槽内（2）将其他组件从机舱上部逐个装入制动单元安装孔内。（3）按照预设力矩拧紧螺栓，然后安装螺母，分三次预紧黑、蓝、红.要求每次打力矩间隔时间为间隔时间为4 4个小时个小时。（4）装配完成后检查制动单元刹车装配完成后检查制动单元刹车片间隙，无卡住现象。片间隙，无卡住现象。4、直驱风电机组机舱装配工艺 4.2 机舱装配工艺Back to school8、通风机及主管的安装（1）将机舱通风机安装面清洁，将连接螺栓螺纹端涂螺纹锁固胶。（2）将通风机组组装在机舱安装位置上，装入螺栓、垫片对称均力紧固。（3）用手扶正主管道，对位要求出口发电机方向，然后用螺栓螺纹端涂螺纹胶用锁紧
22、螺母连接紧固，要求力矩均匀。4、直驱风电机组机舱装配工艺 4.2 机舱装配工艺Back to school9、液压单元装配（1）将液压动力部分安装之前按照电气接线图把电气连接线接好。（2）在左手把总成安装板上安装液压动力部分。（3）其他组件安装到位。4、直驱风电机组机舱装配工艺 4.2 机舱装配工艺Back to school10、偏航制动液压管路及油脂管路安装（1）制动液压管路的安装 用起子去掉偏航制动螺孔塑料保护盖，按图纸逐个接入制动器、液压站。（2）润滑油脂管路安装 润滑油脂接头接入油管、分配阀、润滑泵。偏航轴承润滑脂软管多留一圈缠绕在偏航齿轮箱周围，并用扎带包扎好，其他部分油管装配按实
23、际长度进行裁剪。4、直驱风电机组机舱装配工艺 4.2 机舱装配工艺Back to school11、地板总成装配 叉车起吊地板总成并吊入机舱内部，上螺栓并拧紧。4、直驱风电机组机舱装配工艺 4.2 机舱装配工艺Back to school 12、爬梯总成安装4、直驱风电机组机舱装配工艺 4.2 机舱装配工艺a)将支撑杆用M1635螺栓紧固在机舱相应位置上，要求力矩均匀。b)将横梁用螺栓M1235及M12锁紧螺母与支撑杆连接紧固，要求力矩均匀c)将U形支架用M1235及M12六角螺母与横梁连接紧固，并将图号为0电缆夹及板条用螺栓M12160组件连接固定在U形支架上，要求力矩均匀。除发电机楼梯外，
24、电缆楼梯一般到现场装。Back to school13、其它部件试装 机舱顶盖（密封）和气象站、解缆传感器安装、小齿轮油脂收集盒安装等4、直驱风电机组机舱装配工艺 4.2 机舱装配工艺Back to school14、机舱罩的安装 将机舱罩平衡吊起进入机舱装配位置，稍微拧紧锁紧螺母，稍微拧紧锁紧螺母，然后采用十字交叉法两人同时然后采用十字交叉法两人同时对称均力预紧对称均力预紧。用POLY MAX玻璃密封胶密封吊装安装完成，。4、直驱风电机组机舱装配工艺 4.2 机舱装配工艺 偏航锁紧装置安装Back to school16、挡风板及机舱运输架的安装4、直驱风电机组机舱装配工艺 4.2 机舱装配
25、工艺Back to school17、检查及调试1)机舱顶部两个M0019回转吊环螺母均力紧固到位；2)机舱铸件表面清洁；3)偏航轴承表面清洁；4)偏航驱动总成清洁；5)偏航驱动与机舱连接螺栓偏航驱动与机舱连接螺栓M20，三轮预紧力矩。终预紧力矩，三轮预紧力矩。终预紧力矩1350Nm；6)偏航轴承与机舱连接螺栓偏航轴承与机舱连接螺栓M33,四轮预紧力矩。终预紧力矩四轮预紧力矩。终预紧力矩1620Nm。7）偏航轴承齿轮与偏航驱动齿轮齿侧间隙：一边靠紧为偏航轴承齿轮与偏航驱动齿轮齿侧间隙：一边靠紧为0，另一边为，另一边为0.54-0.72mm；8)管路检查：要求整齐美观，圆滑过渡。不得有渗漏、扭曲
26、、滑丝、通油管径变窄现象。9)机舱罩与机舱密封圈安装面无间隙。10)机舱与发电机连接安装孔中心距2880mm。11）测试（见机舱液压、电气检试大纲）。4、直驱风电机组机舱装配工艺 4.2 机舱装配工艺Back to school1818、整理整理（1）清洗机舱表面油污。（2）用吸尘器清除机舱内部灰尘、砂砾。（3）对于缺漆部分进行补漆。（4）装上机舱罩盖板，将已安装的偏航驱动电机、灯安装将已安装的偏航驱动电机、灯安装部分、通风管口、电器接线盒包装封好部分、通风管口、电器接线盒包装封好。（5）用清洁剂清洁偏航轴承齿轮及偏航小齿轮及其他防锈表面油污、污渍，并擦拭干净。待表面干燥后，均与涂刷防锈剂，涂面表层不得擦拭。（6 6)安装吊环螺栓，备运输用。安装吊环螺栓，备运输用。4、直驱风电机组机舱装配工艺 4.2 机舱装配工艺小结复习小结复习 一、直驱型风机偏航系统的作用？一、直驱型风机偏航系统的作用？（简述）（简述）二、直驱型风机偏航系统的结构直驱型风机偏航系统的结构？（重点）（重点）三、三、直驱型风机偏航系统电气系统组成？直驱型风机偏航系统电气系统组成？（了解）（了解）四、四、直驱型风机偏航系统装配工艺要点？直驱型风机偏航系统装配工艺要点？（难点）（难点）小结Thanks!
