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科普丨偏航系统是如何让风电机组“追风”的?

日期:2025-06-19    来源:能课堂

国际风力发电网

2025
06/19
08:42
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关键词: 偏航系统 风电机组 风电设备

向日葵因尽可能多地接收阳光进行光合作用,花盘会随着太阳位置转动而得名,风电机组偏航系统让风电机组同样具备了“追光/追风”的能力。

风是变化无常的,风向时刻都在改变。偏航系统通过风向标实时监测风向,如同向日葵感知阳光方向一般,当风向发生变化且超过一定阈值时,偏航系统迅速做出反应,驱动机舱带动风轮转动,直至正对风向,以最大化捕获风能,提升发电效率。

风电机组偏航系统是驱动风电机组的机舱在水平方向旋转,使其风轮时刻正对风向,从而实现风能的高效利用。当风向发生变化时,安装在机舱顶部的风向标会实时监测风向角度,并将信号传输给控制系统。控制系统经过分析计算后,向偏航电机发出指令,驱动偏航齿轮带动机舱缓慢转动,直至风轮重新对准风向。

偏航系统性能的优劣,直接影响风电机组的发电效率和使用寿命。据行业数据统计,一套高效运行的偏航系统,能使风电机组的发电效率提升10%-15%。反之,若偏航系统出现故障,导致风轮与风向夹角过大,不仅会造成发电量显著损失,还可能因受力不均加剧机组部件磨损,大幅缩短风机的使用年限。

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偏航系统主要由机械传动部件、电气控制部件制动部件三大部分构成。

机械传动部件包括偏航轴承、偏航齿轮、偏航电机等。偏航轴承如同整个系统的“关节”,支撑着机舱的重量,并为其旋转提供稳定的支点;偏航齿轮则与偏航电机相连,通过齿轮间的啮合传动,将电机的动力传递给机舱,实现旋转动作。

电气控制部件由风向标、控制器、传感器等组成。风向标实时监测风向,传感器则负责监测机舱的旋转角度和速度等信息,控制器根据这些数据进行分析和计算,精准控制偏航电机的启停和转动方向。

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制动部件常见的有电磁制动器液压制动器。当机舱调整到合适位置后,制动部件迅速动作,将机舱牢牢固定,防止因风力波动导致机舱晃动,保证风机稳定运行。

在实际运行中,偏航系统并非时刻处于工作状态。当风向变化角度小于一定阈值(通常为10°-15°)时,为避免频繁转动带来的磨损,系统不会启动。只有当风向变化超过该阈值,才会触发偏航动作。同时,为防止机舱过度旋转导致电缆缠绕,系统还设有解缆装置,当机舱累计旋转圈数达到设定值时,自动进行解缆操作。

偏航系统的日常维护至关重要。定期检查偏航齿轮的润滑情况,及时补充或更换润滑脂,可有效减少齿轮磨损;检查偏航电机和制动器的工作状态,确保其在需要时能正常运行;对电气控制部件进行除尘线路检测,防止因灰尘积累或线路故障影响系统的正常工作。某风电场因忽视偏航系统的维护,导致偏航齿轮润滑不足,最终出现齿轮严重磨损,造成机组停机维修长达一周,直接经济损失数十万元。

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