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一、偏航系統(tǒng)

（一）項目背景

部分老風機偏航軟起不是柔性輸出，在偏航起動和停止動作時對偏航電機和偏航減速器沖擊較大，造成偏航電機損壞；偏航電機已經(jīng)停產(chǎn)，無法采購相應備品備件進行更換，增加了維護時間和成本，降低了風機可利用率。

（二）進行技術(shù)改造的必要性

偏航系統(tǒng)是風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)的重要組成部分，是保障風力發(fā)電機組安全運行的重要部件。

偏航軟起長時間使用后，偏航系統(tǒng)起動和停止時轉(zhuǎn)矩沖擊變大大，起動電流和轉(zhuǎn)矩不平穩(wěn)，從而易造成偏航電機和偏航減速器的損壞，諸多問題導致風力發(fā)電機組頻繁報故障，影響生產(chǎn)，嚴重威脅著機組的運行安全。

偏航電機及偏航電機電磁剎車啟停由PLC控制系統(tǒng)發(fā)出同一信號控制。偏航啟動時，電機啟動轉(zhuǎn)矩增大，電磁剎車并未完全釋放；偏航停止時，電磁剎車已經(jīng)抱閘，電機由于慣性并未完全停止。這種控制策略致使偏航系統(tǒng)電磁剎車生命周期短、偏航電機軸承失效“跑外圈”、電機軸發(fā)生形變等。偏航電機、偏航減速機、偏航剎車片損壞頻繁。

由于運行過程中偏航剎車片、偏航軸承容易損壞，當一臺偏航電機軸承卡死，或者抱閘失效導致偏航電機無法轉(zhuǎn)動，而其他電機仍在正常推動偏航大齒圈偏航對風，使得偏航減速器齒與偏航大齒圈發(fā)生擠壓，偏航系統(tǒng)受力不均，極端情況下，機艙出現(xiàn)滑移，導致偏航大齒和驅(qū)動齒沖擊，最終導致偏航大齒圈裂紋甚至斷齒，造成無法恢復的后果。

偏航軟起動器串接于電源與被控電機之間，由三相反并聯(lián)晶閘管及電子電路組成。運用不同方法，控制三相反并聯(lián)晶閘管的導通角，使被控電機按不同要求而變化，實際上是斬波調(diào)壓，軟啟動器是一種調(diào)壓器，只改變電壓，不改變頻率。也就是不改變電機運行曲線上的n0，加大該曲線的陡度，使電機特性變軟，不適用重載起動電動機。若為了限值起動轉(zhuǎn)矩及電流，一味的降低起動電壓，可造成起動時間過長。當起動阻力較大時，實際上軟起動器電流較大，會造成電流及轉(zhuǎn)矩沖擊，嚴重時可造成電機絕緣破壞或燒毀，因此軟起動器并不是柔性輸出。另外，當電機運行時，旁路接觸器需要接通，當電機停止時，需要先斷開旁路接觸器，然后接通軟起動器，增加了系統(tǒng)的復雜性及不可靠性。而變頻器在起停過程和運行過程可以一直在網(wǎng)運行，不需要切換旁路，提高了系統(tǒng)的可靠性?？梢钥紤]用變頻器替代軟起動器。

（三）項目目標

? ?風力發(fā)電機組安全運行，確保其持續(xù)、穩(wěn)定生產(chǎn)，最大效率的發(fā)揮風力發(fā)電機的性能，從而提高生產(chǎn)效率。

（四）改造方案

?系統(tǒng)組成

對偏航系統(tǒng)控制方式進行優(yōu)化，通過在控制回路加裝延時繼電器的方式，使偏航電機滯后電磁剎車1.0秒啟動、超前電磁剎車1.0秒停止，解決了偏航系統(tǒng)“踩著剎車加油門”問題。通過試驗，發(fā)現(xiàn)延時時間設(shè)定為1.0s，可以保證偏航電機電磁抱閘先打開后閉合，保護偏航電機及偏航減速箱，減低偏航振動及噪音。

采用變頻器代替偏航軟起，變頻器可以同時改變輸出電壓及頻率，也就是改變電機運行曲線上的n0，使電機運行曲線平行下移，因此變頻器可以以較小的啟動電流，同時使電機啟動轉(zhuǎn)矩達到最大轉(zhuǎn)矩。變頻器可以低速下恒轉(zhuǎn)矩啟動，這是軟啟動做不到的，即變頻器可以重載負荷，變頻器具備軟起動器的所有功能。

?偏航軟起功能介紹

偏航軟起動主要有三方面的功能

（1）使電動機的輸出力矩滿足機械系統(tǒng)對起動力矩的要求，保證平滑加速，平滑過渡，避免破壞性力矩沖擊。

（2）使起動電流滿足電動機承受能力的要求，避免電動機起動發(fā)熱造成絕緣破壞或燒毀。

（3）使起動電流滿足電網(wǎng)電能質(zhì)量相關(guān)標準，減少電壓暫降幅度，減少高次諧波含量等。

（五）改造后預期達到的效果

風機偏航正常，偏航起動、停止、運行過程中平穩(wěn)，故障率低，簡單易維護，延長偏航電機及偏航減速器使用壽命，降低維護成本，提高風機可利用率，保障風機運行安全。