风力发电机组偏航控制系统的厂内测试

董建刚

（太原重工股份有限公司电气工程分公司，山西 太原 030024）

引言

偏航系统是风力发电机组必不可少的重要组成部分，也是影响风机发电量的重要因素和风机安全的重要保证。

1 偏航系统简介

偏航系统主要用于使机舱轴线跟踪变化的风向和进行解缆工作，主要由偏航轴承、偏航驱动装置、扭缆开关、位置检测接近开关等组成。当机舱与风向偏离超过一定角度时自动控制偏航系统对风。偏航对风时，偏航制动器处于半力矩制动方式，以保证机舱运行的稳定。当由于不断的偏航，会使来自塔筒的电缆扭曲；在高功率和低功率运行行时，电缆扭曲分别超过对应值时，系统进入自动解缆程序。解缆时，偏航制动器完全打开，以快速解缆。偏航控制系统框图如图1所示。

图1 偏航控制系统框图

2 偏航系统驱动和制动的调整和测试

首先选择“手动偏航”模式并断开偏航驱动电机的电源，进行手动偏航操作，并查看偏航电机的电磁制动器是否能够全部完全打开。兆瓦级风力发电机组还使用了液压制动系统，以德国贺德克低温型液压站为例，通过控制偏航回路电磁阀，可实现偏航制动的3个压力等级：170～155 bar（制动刹车）、45 bar（减少制动扭矩，偏航）、0（制动完全打开，解缆）

其次，在判断电磁制动器打开的同时，还需要查看液压制动器是否也能全部完全打开。需要注意的是液压制动器由于液压回路的行程和液的延滞性，与电磁制动器的打开动作有时间差，此时间差的配合需要根据具体情况进行调整。

最后选择“手动模式”并接通偏航驱动电机电源，手动进行偏航确认偏航方向是否正确。测试时4个偏航电机要逐一测试其动作的正确性。

3 风向仪的调整和设置

首先，将风向仪的N标记正对机头位置，如果不是正对，在现场调试时无法确定偏移量的大小，只能大概确认是否对风，对以后的发电量会有影响。如果发现自动对风过程中，风向标的方向与风机实际方向相反的话，将WINDVANE参数下的WINDVANE 1 OFFSET和WINDVANE 2 OFFSET由180°设置为0°。这2个参数相对于风向仪的实际安装位置。

4 偏航计数器的调整和测试

偏航过程中，偏航计数器A和B的信号时以格雷码的形式出现，如下页图2所示，2个输入信号的状态顺序LL （低，低）、HL （高，低）、HH （高，高）、LH （低，高），这些顺序组成一个完整的周期。

图2 格雷码实例

手动进行偏航，验证偏航计数器是否保持这个状态顺序。即，信号状态转换是否如图3所示。

图3 状态跳跃试验

当状态由2、3跳跃时，偏航计数器向上数，如果由3、2跳跃时，向下数；顺时针偏航时偏航计数器A先变化，偏航计数器B后变化；逆时针偏航时偏航计数器B先变化，偏航计数器A后变化；如果偏航计数器A和偏航计数器B的信号顺序不对，或者信号变化的间隔不对，需调整偏航计数器A和偏航计数器B的位置，以满足上述条件。

5 解缆限位开关调整

以凸轮式解缆限位开关为例，一般有3个位置需要进行调整。

风机组装完成后，未进行任何偏航运行之前（即发电机至塔筒母线排之间的动力电缆处于自然状态，即电缆完全解缆状态），首先要进行偏航位置记忆开关的位置调整，该开关信号为1时代表偏航位置处于顺时针偏航区域，为零时代表偏航位置处于逆时针偏航区域，信号1和0之间代表电缆处于完全解缆状态。需要调整的就是信号由1变为0的瞬间位置，方法是在电缆完全解缆状态下，在信号为0时，首先将凸轮式限位开关的齿盘顺时针手动转动，直到信号由0变为1的瞬间停下；然后沿逆时针方向手动转动，直到信号由1变为0的瞬间停下，并记录此次逆时针转动的齿轮行程数量N；最后再沿顺时针方向手动转动N/2的齿轮行程，此位置即为偏航电缆完全解缆状态的电气信号开关的最佳位置。

凸轮式限位开关还有另外2个位置需要调整，分别是顺时针极限扭缆限位和逆时针极限扭缆限位。调整方法是首先手动驱动偏航使风机风机运行到顺时针极限位置时停止偏航，然后调整顺时针限位开关，使其信号发生变化。逆时针极限扭缆限位调整方法反方向同上。

6 结语

主要介绍了风力发电机偏航控制系统的厂内调整和测试方法，通过科学的方法和步骤对风机偏航系统进行调整和测试，才能保证风机的发电量和风机的安全。