【涨知识】低风速风电场风电机组选型探讨

  偏航系统是水平轴式风电机组必不可少的组成系统之一，对风电机组利用风能起着非常巨大的作用。偏航系统的最大的作用有两个。其一是与风电机组的控制管理系统相互配合，使风电机组的风轮始终处于迎风状态，充分的利用风能，提高风电机组的发电效率；其二是提供必要的锁紧力矩，以保障风电机组的安全运行。

  偏航系统是由回转支撑轴承、弹簧阻尼装置和四台电机驱动的齿轮传动机构组成的。带有内齿的偏航轴承用螺栓连接在塔筒顶部，外环与机舱座连接，内环与塔架法兰连接。偏航驱动机构一般都是由电机、减速机构成。偏航锁紧力矩由数套偏航刹车盘提供。偏航时各刹车盘处于半释放状态，自动解缆时各刹车盘处于全释放状态。

  对于低风速区机型，部分国内制造企业为降低成本，对偏航系统来进行设计“优化”，多采用了减少偏航系统的偏航刹车盘数量的方法。设计的具体方案中的计算制动力矩计入了偏航电机的电磁制动的转矩，由此减少了偏航刹车盘的制动转矩。当风载荷产生的扭矩大于偏航制动压力钳的扭矩时，载荷扭矩会传递到偏航系统的减速器齿轮上，因此这样的优化可能会导致齿轮箱承受部分交变应力减少使用寿命。

  风电机组运行维护过程中要加大巡检频率，着重关注偏航系统的驱动系统中与电机连接的螺杆及偏航齿轮箱，防其承受交变力提前损坏。

  由于风电机组工作环境恶劣，以及对机组20年长寿命、高可靠性和安全性的特别的条件，对风电机组的重要部件如齿轮箱、发电机等的运作时的状态监控是非常非常重要的。风电系统是典型的复杂多变量非线性系统，受干扰因素很多，除了风速的大小和方向随机变化之外，还受电网的参数波动和大气条件及空气密度等因素的影响。风电机组由多个部分所组成，而控制管理系统贯穿到每个部分，相当于风电机组的神经系统。因此控制系统的好坏必然的联系到风电机组的工作状态、发电量的多少、以及设备的安全。

  目前风力发电亟待研究解决的两个问题发电效率和发电质量，都与风电控制系统紧密关联，控制软件中参数的设定（如：对风向风速调整的跟随速度等）对机械部件的寿命产生影响也较大。这些参数的设定既要考虑发电量又要顾及机械部件的常规使用的寿命，最佳运行参数是理论推导与现场运行经验相结合的产物。审查时要重视这些参数的确认方法是不是合理，是否对参数的变化范围进行了确认。

  现阶段风电控制系统软件多为进口，而国外企业对核心部分的保密程度较高，削弱了国内引进核心技术进行应用开发的基础，所以对自主开发软件的测试特别的重要，大量统计资料表明，软件测试的工作量往往占软件开发总工作量的40%以上，在极端情况测试那种关系人的生命安全的软件所花费的成本可能相当于软件工程其他开发步骤总成本的三倍到五倍，国内生产厂商的测试投入往往不足。

  运行过程中要注意对控制软件运行性能数据来进行分析，首先收集软件中的监视功能相关的数据，结合现场巡检的情况，核对软件监视功能是不是正确合理。监测功能是否覆盖了主要设备状态，

  （1）有关安全运行性能的数据，如：临界转速、临界功率、重要部件过热、发电机短路、振动、电缆缠绕、紧急停车等情况的相关的数据；

  （2）监控功能的数据，如监控功能数据应包含转速、功率、风速、电网参数、发电机及齿轮箱和轴承等重要部件的温度、制动设备状况、风向、环境和温度、频率和电压、机械零部件运作状况数据；

  （3）报警功能的数据，如齿轮箱温度超标后的报警，液压系统的压力超压或欠压的报警，风速超限的报警与处理功能数据；

  （5）控制策略的实现功能有关数据，如启动阶段的控制方式、并网后功率随转速上升段控制方式、恒频恒功率段的控制方式等数据。

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