摘要：在风力发电过程中风力发电机是能量转化的重要组成部分，将风能转化成为电能，其中偏航系统是风机发电机的重要组成部分，在风机运行的过程中要对风机滑动轴承偏航系统进行维护，避免出现轴承损坏，从而保证风机的稳定运行。
关键词：风机；滑动轴承偏航系统；维护管理
1.前言
风机的稳定运行能最大限度的将风能转化成为电能，提升电力发展水平。风机滑动轴承偏航系统因其结构简单、运行可靠等优点，受到了大部分企业的青睐。
2.风电场风机滑动轴承偏航系统存在的必要性
通常，风力发电机组的偏航系统由两部分组成，即主动偏航系统与被动偏航系统这两部分组成。依靠风力利用各种相关机构完成的机组风轮对风的动作偏航方式就是我们所说的被动偏航系统，一般有尾舵、下风向以及舵轮3种方式；主动偏航指的是采用电力或者液压拖动来完成对风动作的偏航方式，一般有齿轮驱动与滑动两种方式。一般情况下，并网型风力发电机组，基本上都采用的是主动偏航的齿轮驱动形式。大型风力发电机组通常采用的是电动的偏航系统来调整机组，从而使其对准风向。对风力发电机的偏航系统发生作用的主要有两个，一个是在风向发生变化时，可以快速平稳地对准风向，获得最大的风能利用率；第二个是风力发电机组在一段时间内向一个方向偏航，有效的避免机组的悬垂部分电缆的纽绞发生断裂的情况。
3.风电场风机滑动轴承偏航系统维护技术研究
根据风机实际元件的装配，需要根据成熟的风机设计理论与专业风机载荷软件，然后配合风机现场实际的测量，对在风机的不同载荷、风速以及出力和环境温度下的偏航系统的受力情况进行准确的分析，从而确定好偏航系统的减速机、滑板以及偏航的齿圈受到损坏的原因、机理，从而对风机滑动轴承偏航系统进行有效的维护，不断的改进风机滑动轴承偏航系统的维护技术，从而保证风机滑动轴承偏航系统能够正常的运行。对偏航系统的承载荷影响最大的就是变桨速率，对变桨速率进行科学合理的控制，能够有效的降低偏航轴承上的载荷，从而延长风机滑动轴承偏航系统的运行时间。但是，因为变桨速率对不同的工况的叶片载荷会产生非常大的影响，因此，在选择变桨速率时，必须严谨、认真，从而保证风力发电机的正常运行，这也是对风力发电机进行设计的一项非常重要的内容，更是对风机滑动轴承偏航系统进行维护的重要内容。
在风机滑动轴承偏航系统运行的过程中，其3个方向的力与x方向的力矩都不会受到风机滑动轴承偏航系统的偏航角度、速度以及湍流强度的影响，但是y方向与z方向的力矩的幅值在受湍流的影响下会产生非常大的波动，因此，必须对风机滑动轴承偏航系统的风力控制系统进行科学合理的设计，从而有效的降低载荷的波动幅度，为对风机滑动轴承偏航系统进行有效的维护提供条件。偏航机构在偏航的过程中会受到机舱传来的风轮对偏航机构的作用力以及偏航爪和大齿圈的摩擦阻尼力的影响，会产生偏航电机的驱动力。风速、风向、叶片浆距角以及偏航速度都会影响到风轮对偏航机构的作用力，偏航机构的摩擦阻尼力主要和滑板的摩擦系数、调节弹簧的正压力有关。除此之外，如果风力机机位位于特殊地形，那么风的异常湍流将会导致风力机偏航机构受力发生异常，导致一些故障的发生，像偏航齿轮的损坏、偏航减速机齿轮的断齿、偏航齿轮磨损以及偏航电机烧毁等问题。由此可知，通过设计一套风力发电机滑动式的偏航系统监测装置，最终实现在偏航过程中对相关数据的实时监测，从而对风力机的偏航系统进行及时的判断，从而有效的保证风力机的安全运行，进而为其运行维护提供大力的支持。当前，对风机滑动轴承偏航系统的维护重要集中在设备检修方面，因此，风机滑动轴承偏航系统的维修技术研究也主要集中在这一方面，随着技术的不断进步，我国在这方面的研究也取得了非常大的成果。每台风机实际上就是一台电子设备，因此，需要我们从电子设备的角度去对待风电机组，根据电子设备的方法对风机滑动轴承偏航系统进行故障检测和诊断，从而不断的改进风机滑动轴承偏航系统的维护技术。
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滑动轴承主要维护技术：
（1）、滑动轴承体系中完整的润滑系统是必须可少的，而且油量要充足且稳定，油的质量需在允许范围内。如果发现废油变质、夹杂铁屑或者无废油排出，或者轴承温度异常升高，需要对润滑系统进行检查。如果发现油不足，需要进行补油；若润滑油有杂质，应在维护工作中清洗轴承表面杂质，以免带入到新润滑油中，一旦发现硬质颗粒或者杂物进入摩擦面之内，应立即排除，防止磨粒磨损的产生或者扩展。
（2）、随时监控轴承温度，若油温持续过高会使得润滑油粘度下降，加速氧化。当长时间处于温度较低的情况时，润滑油因流动阻力过大从而无法实现润滑的作用。根据轴承运行情况设计符合轴承相关要求的冷却系统是很有必要的。通过轴承冷却系统的调节保证轴承处于正常运行状态，显著延长轴承运行寿命。
（3）、每次维护针对偏航系统力矩要认真校验。因滑动轴承为面与面直接接触，导致风机偏航时，特别是带负荷时的偏航振动较大，导致力矩松动，最终影响机组安全。
4.滑动轴承式偏航制动系统
为了克服滚动轴承偏航制动系统在制造、成本、性能、装配及维护方面的不足,本文参照某公司2.0MW风电机组介绍一种滑动轴承式偏航制动系统，滑动轴承制造相对滚动轴承简单，成本低，承载能力强，不易损坏，维护费用低，并且不需要安装刹车盘，装配相对简单。该技术方案是：滑动轴承制造为外齿圈结构形式，并且内圈设计为阶梯孔形式，使用高强度螺栓将滑动轴承固定于风机塔架顶法兰上，通过夹紧定位装置与风机机舱相连接，夹紧定位装置有定位作用，且能在偏航过程中提供一定的夹紧力（夹紧滑动轴承内圈）。偏航滑动轴承通过高强度螺栓与塔筒法兰固定连接，其外齿与固定在主机架上的偏航驱动变速箱输出轴齿轮相啮合。当风力发电机组由于风向改变需要偏航时，控制系统令四个偏航电机同步启动。由于偏航齿圈固定不转，偏航电机驱动偏航齿轮箱，带动主机架及机舱绕偏航齿圈缓慢转动。由于机舱内零部件质量很大，偏航转速极低。当偏航动作结束，需要制动时，依靠上下及侧部滑动摩擦块与偏航轴承产生的摩擦力就可以使机舱停止转动；同时，偏航驱动电机匹配有制动器，其制动力矩足以确保偏航系统不工作时，机舱能够锁死并保持静止状态。
5.滑动轴承式偏航制动系统的优缺点分析
与滚动轴承偏航制动系统相比，本设计的有益效果是，由于滑动轴承为面接触结构形式，承载能力强，同时滑动轴承制造成本低，维护费用低，装配难度小；并且能通过夹紧定位装置夹持滑动轴承内圈来实现风机运行过程中的锁紧，省去了刹车盘与刹车钳及液压装置，降低了整机成本和维护成本，同时也避免出现液压泄露的情况。
有利必有弊，由于风机偏航时，滑动轴承摩擦片与偏航齿圈之间为面接触形式，与滚动轴承相比，噪音会相对大，同时因为摩擦片与偏航齿圈之间的润滑需要偏航齿圈具有一定的粗糙度，从而既可以保证能够将摩擦片上的固体润滑颗粒摩擦出来，又不能摩擦的过快，减少摩擦片的使用寿命，这样就对偏航齿圈表面粗糙度提出更高的要求。
6.结束语
综上所述，在当前电力发展的过程中，特别是风力发电行业，要对相关的设备进行专业的维护，保证设备的安全稳定运行，从而保证其相应的发电量。滑动轴承偏航系统在新时代的风电行业中因其简单可靠的构造，大大降低了风机的装配成本，降低了风力发电机组的故障率，节省了人力成本。
参考文献
[1]翟永杰，李冰，常启诚.风机滑动偏航系统的在线监测系统数据分析[J].现代电子技术，2015，21：123-126.
[2]陈子新.风机滑动轴承偏航系统维护技术及管理方法研究[D].长春：吉林大学，2015.
论文作者:乔永忠
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/16
标签：偏航论文; 轴承论文; 风机论文; 系统论文; 机舱论文; 力矩论文; 内圈论文; 《电力设备》2017年第31期论文;