一、偏航系统

（一）项目背景

部分老风机偏航软起不是柔性输出，在偏航起动和停止动作时对偏航电机和偏航减速器冲击较大，造成偏航电机损坏；偏航电机已经停产，无法采购相应备品备件进行更换，增加了维护时间和成本，降低了风机可利用率。

（二）进行技术改造的必要性

偏航系统是风力发电机组控制系统的重要组成部分，是保障风力发电机组安全运行的重要部件。

偏航软起长时间使用后，偏航系统起动和停止时转矩冲击变大大，起动电流和转矩不平稳，从而易造成偏航电机和偏航减速器的损坏，诸多问题导致风力发电机组频繁报故障，影响生产，严重威胁着机组的运行安全。

偏航电机及偏航电机电磁刹车启停由PLC控制系统发出同一信号控制。偏航启动时，电机启动转矩增大，电磁刹车并未完全释放；偏航停止时，电磁刹车已经抱闸，电机由于惯性并未完全停止。这种控制策略致使偏航系统电磁刹车生命周期短、偏航电机轴承失效“跑外圈”、电机轴发生形变等。偏航电机、偏航减速机、偏航刹车片损坏频繁。

由于运行过程中偏航刹车片、偏航轴承容易损坏，当一台偏航电机轴承卡死，或者抱闸失效导致偏航电机无法转动，而其他电机仍在正常推动偏航大齿圈偏航对风，使得偏航减速器齿与偏航大齿圈发生挤压，偏航系统受力不均，极端情况下，机舱出现滑移，导致偏航大齿和驱动齿冲击，最终导致偏航大齿圈裂纹甚至断齿，造成无法恢复的后果。

偏航软起动器串接于电源与被控电机之间，由三相反并联晶闸管及电子电路组成。运用不同方法，控制三相反并联晶闸管的导通角，使被控电机按不同要求而变化，实际上是斩波调压，软启动器是一种调压器，只改变电压，不改变频率。也就是不改变电机运行曲线上的n0，加大该曲线的陡度，使电机特性变软，不适用重载起动电动机。若为了限值起动转矩及电流，一味的降低起动电压，可造成起动时间过长。当起动阻力较大时，实际上软起动器电流较大，会造成电流及转矩冲击，严重时可造成电机绝缘破坏或烧毁，因此软起动器并不是柔性输出。另外，当电机运行时，旁路接触器需要接通，当电机停止时，需要先断开旁路接触器，然后接通软起动器，增加了系统的复杂性及不可靠性。而变频器在起停过程和运行过程可以一直在网运行，不需要切换旁路，提高了系统的可靠性。可以考虑用变频器替代软起动器。

（三）项目目标

   风力发电机组安全运行，确保其持续、稳定生产，最大效率的发挥风力发电机的性能，从而提高生产效率。

（四）改造方案

系统组成

对偏航系统控制方式进行优化，通过在控制回路加装延时继电器的方式，使偏航电机滞后电磁刹车1.0秒启动、超前电磁刹车1.0秒停止，解决了偏航系统“踩着刹车加油门”问题。通过试验，发现延时时间设定为1.0s，可以保证偏航电机电磁抱闸先打开后闭合，保护偏航电机及偏航减速箱，减低偏航振动及噪音。

采用变频器代替偏航软起，变频器可以同时改变输出电压及频率，也就是改变电机运行曲线上的n0，使电机运行曲线平行下移，因此变频器可以以较小的启动电流，同时使电机启动转矩达到最大转矩。变频器可以低速下恒转矩启动，这是软启动做不到的，即变频器可以重载负荷，变频器具备软起动器的所有功能。

偏航软起功能介绍

偏航软起动主要有三方面的功能

（1）使电动机的输出力矩满足机械系统对起动力矩的要求，保证平滑加速，平滑过渡，避免破坏性力矩冲击。

（2）使起动电流满足电动机承受能力的要求，避免电动机起动发热造成绝缘破坏或烧毁。

（3）使起动电流满足电网电能质量相关标准，减少电压暂降幅度，减少高次谐波含量等。

（五）改造后预期达到的效果

风机偏航正常，偏航起动、停止、运行过程中平稳，故障率低，简单易维护，延长偏航电机及偏航减速器使用寿命，降低维护成本，提高风机可利用率，保障风机运行安全。