偏航系统结构及动量分析

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1、风电机组偏航系统的动量及风功率分析—偏航系统结构及动量分析摘要风能作为一种可再生能源越柬越受到世界各国政府的重视。本文简单的对风电机组的偏航系统的构成以及动量进行了简单的分析，一、偏航系统的主要构成偏航系统是水平轴式风力发电机组必不可少的组成系统之一。偏航系统的主要作用有两个。其一是与风力发电机组的控制系统相互配合，使风力发电机组的风轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高风力发电机组的发电效率；其二是提供必要的锁紧力矩，以保障风力发电机组的安全运行。偏航系统一般由偏航轴承、偏航驱动装置、偏航制动器、偏航

2、计数器等几个部分组成。偏航系统的一般组成结构见图1。1.1.偏航轴承偏航轴承的轴承内外圈分别与机组的机舱和塔体用螺栓连接。轮齿可采用内齿或外齿形式。外齿形式是轮齿位于偏航轴承的外圈上，加工相对来说比较简单；内齿形式是轮齿位于偏航轴承的内圈上，啮合受力效果较好，结构紧凑。偏航齿圈的结构简图见图2.1.2.驱动装置驱动装置一般由驱动电机或驱动马达、减速器、传动齿轮、轮齿间隙调整机构等组成。驱动装置的减速器一般可采用行星减速器或蜗轮蜗杆与行星减速器串联；传动齿轮一般采用渐开线圆柱齿轮。传动齿轮的齿面和齿根应采

3、取淬火处理，一般硬度值应达到HRC55~62。驱动装置的结构简图见图31.3.偏航制动器偏航制动器一般采用液压拖动的钳盘式制动器，其结构简图见图4。(1)、偏航制动器是偏航系统中的重要部件，制动器应在额定负载下，制动力矩稳定，其值应不小于设计值。在机组偏航过程中，制动器提供的阻尼力矩应保持平稳，与设计值的偏差应小于5％，制动过程不得有异常噪声。制动器在额定负载下闭合时，制动衬垫和制动盘的贴合面积应不小于设计面积的50％；制动衬垫周边与制动钳体的配合间隙任一处应不大于0.5mm。制动器应设有自动补偿机构，

4、以便在制动衬块磨损时进行自动补偿，保证制动力矩和偏航阻尼力矩的稳定。在偏航系统中，制动器可以采用常闭式和常开式两种结构形式，常闭式制动器是在有动力的条件下处于松开状态，常开式制动器则是处于锁紧状态。两种形式相比较并考虑失效保护，一般采用常闭式制动器。1.4.偏航计数器偏航计数器是记录偏航系统旋转圈数的装置，当偏航系统旋转的圈数达到设计所规定的初级解缆和终极解缆圈数时，计数器则给控制系统发信号使机组自动进行解缆。计数器一般是一个带控制开关的蜗轮蜗杆装置或是与其相类似的程序。二、偏航系统的动量分析1．介绍：

5、一般风力机的风轮轴和风向并不平行，风轮在多数情况下处于偏航状态。偏航运行时风机效率低于无偏航状态的效率，叶片上受到的力在轴向产生推力，在偏航轴和倾斜轴上产生力矩，风轮偏离风向后，诱导速度将在方位角和径向上发生改变。2．常用的的符号清单2.1风能利用系数风力机从自然风能中吸取能量的大小程度用风能利用率系数表示2.2转矩系数，和推力系数为了便于把气流作用下风力机所产生的转矩与推力进行比较，常以为变量做成转矩与推力的变化曲线。因此转矩与推力也要因此而变化。3.风力机在固定偏航时的动量定理通过上式推得：由此推得

6、：当风机偏航时，利用Glauort定理：解得：其中：三、总结偏航控制系统是风力发电机组控制系统的重要组成部分。本文从偏航系统的构成着手，对风机偏航系统下动量进行了简单的分析。由于自然界风的方向总在变化,因此,必须不断转动机舱使得风轮始终正面受风,增大风能的捕获率。因此为有效的控制偏航系统,如何提高对风精度值得关注,需要进行更深入的理论研究,提出更有效的控制策略与算法,提高对风精度。四、参考文献李守好.风力发电装置刹车系统及偏航系统智能控制研究.西安：西安交通大学，2005王海云，等.风力发电基础.重庆：

7、重庆大学出版社，2010