浅谈偏航软启系统在华创风机上的应用论文_李琳

(大唐黑龙江新能源开发有限公司哈尔滨 150000)

摘要：变速变桨距风力发电机组成为大型风力发电机组的主流机型。与定桨距风力发电机组相比，变桨距风力发电机组具有在额定功率点以上输出功率平稳、相同功率机组额定风速低、不受气流密度变化等环境因素影响和良好的启动性能和制动性能等优点。本文针对华创风机运行状况，对CCWE-1500系列风机历年偏航系统运行状况进行了统计分析，针对风机偏航系统出现的故障现象，进行故障原因分析，通过分析找出了风机偏航系统存在的主要问题，针对存在的问题制定相应的控制、解决措施，以保证风机设备的稳定运行，进一步提高风机设备运行的可靠性，不断提高风机设备可利用率。

关键词：浅谈偏航软启应用

引言

偏航系统的主要作用是通过控制输出功率对风机速度进行调整。本文以华创CCWE1500风机为依托，以XXX公司投产风机偏航系统发生的故障为抓手，深入研究分析CCWE1500系列风机偏航系统常见故障，针对偏航系统频发故障，采取防范及改进措施，保障风机设备的健康水平，不断提高风机设备可利用率，最大限度的挖掘CCWE1500系列风电机潜在的发电能力。

一、基本情况概述

CCWE1500风机是沈阳华创风能有限公司生产的主流风机，该公司第一台CCWE1500风机是2006年06月下线的，2006年09月第一台风机完成安装。CCWE1500风机共有五种机型，分别是CCWE1500-70、CCWE1500-77、CCWE1500-82、CCWE1500-87、CCWE1500-93型，虽然机型不同,但是偏航系统的控制策略是相同的。

XXX公司XXX风电场33台CCWE1500-87型风机,风机主控系统采用MITA控制系统，偏航制动器采用沈阳鑫聚成厂家生产的产品，早期华创风机偏航减速器采用4台，为了降低风机成本，后期生产的风机采用3台偏航减速器，该风电场风机偏航系统就是采用的3台偏航减速器，给风机运行了带来了较大的安全隐患。

二、偏航系统结构及原理

1、根据风向标接受的信息，由控制系统执行机舱的偏转，使风轮始终处于迎风状态，使风力发电机组更有效的获得风能，提高风轮的工作效能。

风力发电机组偏航系采用主动偏航的形式。驱动形式是电机－齿轮驱动。偏航系统主要包括以下三个部分：偏航检测和控制、偏航驱动、偏航制动。通过以上的三个部分，实现风机的对风、定位、解缆等功能。

2、偏航系统主要技术参数

偏航减速机、偏航轴承安装图

形式：电机驱动主动式

电机数目：3台

偏航轴承：外齿双排四点接触式球轴承

偏航刹车：电机抱闸，6个液压刹车钳

偏航速率：约0.6°/s

对风敏感度：±10°

对风精度：±5°

三、存在的主要问题

偏航启动和停止瞬间对偏航减速器冲击较大，偏航时振动较大，偏航减速器及偏航制动器衬垫挡铁及偏航油管卡套接头易损坏，液压油泄漏后，存在较大的火灾隐患。

四、故障产生的主要原因

1. 偏航系统未安装软启系统，偏航冲击较大，导致风机偏航开始和结束时，偏航振动较大，致使偏航减速器受到的冲击力过大，加大了偏航减速器内部轮齿的磨损，导致偏航减速器轮齿损坏或安装螺栓松动，甚至导致安装螺栓折断；

2. 偏航制动器卡钳缸体损坏，维护时不容易发现缸体存在的问题，导致偏航制动器刹车盘单向受力，导致偏航制动器刹车盘变形；

3. 偏航系统设计不合理，安装了3台偏航减速器，导致风机偏航过程中，受力不均衡。

五、偏航系统问题解决措施

对偏航系统进行改造，增加偏航软启系统，解决偏航制动器挡铁固定螺栓断裂、偏航减速器固定螺栓断裂等问题。

六、偏航软启系统的构成及作用

偏航软启系统主要包括：偏航变频器、偏航电机及减速机、控制柜以及电气控制系统等零部件组成。

偏航软启系统的作用：软启动、软停止，减少启动电流对电机的冲击，并使风机运行平稳，延长电机寿命，降低偏航启动和停止过程对偏航系统执行机构的疲劳损害，降低机组的震动，变频器驱动偏航系统还可以实现偏航的调速运行，使用变频器方便偏航系统的动态调节，响应速度快，速度变化可以调整，提高偏航系统的精准度，使风机能够达到更好的控制效果，并能在偏航动作启动和停止状态时对电机冲击电流起到缓冲作用。

七、偏航软启系统的原理

偏航软启系统是通过偏航变频器提供驱动输出，控制偏航电机的顺时针和逆时针旋转，实现风电机组机舱的偏航对风动作；系统控制可以通过触摸屏、旋钮开关和SCADA系统实现机舱的顺时针和逆时针旋转对风。变频器可以通过PN网络与主控系统自由组态，由主控系统给变频器下发偏航角度给定，变频器通过V/f控制，同时控制多台电机驱动机舱旋转。通过PN通讯网络，偏航变频器的运行状态上传至主控系统，包括电机电流、转速、转矩和变频器的运行状态（故障信息），然后通过环网上传至控制室的SCADA系统，以便运行人员实时掌握机组偏航系统的运行状态。

八、偏航软启系统的改造方案

每台风机安装1套偏航软启系统，对偏航制动器衬垫全部进行更换（每台风机12片），具体方案如下：

变频器供电接线方式：