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一、偏航系統(tǒng)

（一）項(xiàng)目背景

部分老風(fēng)機(jī)偏航軟起不是柔性輸出，在偏航起動(dòng)和停止動(dòng)作時(shí)對(duì)偏航電機(jī)和偏航減速器沖擊較大，造成偏航電機(jī)損壞；偏航電機(jī)已經(jīng)停產(chǎn)，無法采購相應(yīng)備品備件進(jìn)行更換，增加了維護(hù)時(shí)間和成本，降低了風(fēng)機(jī)可利用率。

（二）進(jìn)行技術(shù)改造的必要性

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

偏航軟起長時(shí)間使用后，偏航系統(tǒng)起動(dòng)和停止時(shí)轉(zhuǎn)矩沖擊變大大，起動(dòng)電流和轉(zhuǎn)矩不平穩(wěn)，從而易造成偏航電機(jī)和偏航減速器的損壞，諸多問題導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)組頻繁報(bào)故障，影響生產(chǎn)，嚴(yán)重威脅著機(jī)組的運(yùn)行安全。

偏航電機(jī)及偏航電機(jī)電磁剎車啟停由PLC控制系統(tǒng)發(fā)出同一信號(hào)控制。偏航啟動(dòng)時(shí)，電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大，電磁剎車并未完全釋放；偏航停止時(shí)，電磁剎車已經(jīng)抱閘，電機(jī)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(jī)軸承失效“跑外圈”、電機(jī)軸發(fā)生形變等。偏航電機(jī)、偏航減速機(jī)、偏航剎車片損壞頻繁。

由于運(yùn)行過程中偏航剎車片、偏航軸承容易損壞，當(dāng)一臺(tái)偏航電機(jī)軸承卡死，或者抱閘失效導(dǎo)致偏航電機(jī)無法轉(zhuǎn)動(dòng)，而其他電機(jī)仍在正常推動(dòng)偏航大齒圈偏航對(duì)風(fēng)，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(jī)艙出現(xiàn)滑移，導(dǎo)致偏航大齒和驅(qū)動(dòng)齒沖擊，最終導(dǎo)致偏航大齒圈裂紋甚至斷齒，造成無法恢復(fù)的后果。

偏航軟起動(dòng)器串接于電源與被控電機(jī)之間，由三相反并聯(lián)晶閘管及電子電路組成。運(yùn)用不同方法，控制三相反并聯(lián)晶閘管的導(dǎo)通角，使被控電機(jī)按不同要求而變化，實(shí)際上是斬波調(diào)壓，軟啟動(dòng)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(jī)運(yùn)行曲線上的n0，加大該曲線的陡度，使電機(jī)特性變軟，不適用重載起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。若為了限值起動(dòng)轉(zhuǎn)矩及電流，一味的降低起動(dòng)電壓，可造成起動(dòng)時(shí)間過長。當(dāng)起動(dòng)阻力較大時(shí)，實(shí)際上軟起動(dòng)器電流較大，會(huì)造成電流及轉(zhuǎn)矩沖擊，嚴(yán)重時(shí)可造成電機(jī)絕緣破壞或燒毀，因此軟起動(dòng)器并不是柔性輸出。另外，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，旁路接觸器需要接通，當(dāng)電機(jī)停止時(shí)，需要先斷開旁路接觸器，然后接通軟起動(dòng)器，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性及不可靠性。而變頻器在起停過程和運(yùn)行過程可以一直在網(wǎng)運(yùn)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(dòng)器。

（三）項(xiàng)目目標(biāo)

? ?風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行，確保其持續(xù)、穩(wěn)定生產(chǎn)，最大效率的發(fā)揮風(fēng)力發(fā)電機(jī)的性能，從而提高生產(chǎn)效率。

（四）改造方案

?系統(tǒng)組成

對(duì)偏航系統(tǒng)控制方式進(jìn)行優(yōu)化，通過在控制回路加裝延時(shí)繼電器的方式，使偏航電機(jī)滯后電磁剎車1.0秒啟動(dòng)、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(yàn)，發(fā)現(xiàn)延時(shí)時(shí)間設(shè)定為1.0s，可以保證偏航電機(jī)電磁抱閘先打開后閉合，保護(hù)偏航電機(jī)及偏航減速箱，減低偏航振動(dòng)及噪音。

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

?偏航軟起功能介紹

偏航軟起動(dòng)主要有三方面的功能

（1）使電動(dòng)機(jī)的輸出力矩滿足機(jī)械系統(tǒng)對(duì)起動(dòng)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(dòng)電流滿足電動(dòng)機(jī)承受能力的要求，避免電動(dòng)機(jī)起動(dòng)發(fā)熱造成絕緣破壞或燒毀。

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

（五）改造后預(yù)期達(dá)到的效果

風(fēng)機(jī)偏航正常，偏航起動(dòng)、停止、運(yùn)行過程中平穩(wěn)，故障率低，簡單易維護(hù)，延長偏航電機(jī)及偏航減速器使用壽命，降低維護(hù)成本，提高風(fēng)機(jī)可利用率，保障風(fēng)機(jī)運(yùn)行安全。