檢視风电机组偏航软启动技术应用案例的原始碼

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'''风电机组偏航软启动技术应用案例'''在役老旧风机偏航系统主要采用主动偏航驱动的形式，其中以偏航[[电机]]为主进行驱动，电网供电经过接触器连接至偏航电机，并通过调相实现换向。

==一、背景==

对于塔架上方的机舱及风轮具有较大惯量，上述的偏航[[方案]]对传动机构伤害较大，加之现场偏航电机数量有所减小，导致启动负载增加；暴露出的问题主要包括：（1）启动和停止过程为硬启动；（2）地形原因导致的湍流较强；（3）风机偏载导致的齿轮受载增大；（4）连接法兰和刹车盘摩擦系数改变。因此，将老旧机组进行偏航软启动改造对提高设备运行可靠性，提高零部件使用[[寿命]]是非常必要的，对风电场<ref>[https://www.sohu.com/a/459420939_120463027 风电场简介及工控安全隐患防护] ，搜狐，2021-04-07</ref>降本增效具有重要意义。

==二、应用案例==

2.1 技术方案设计

针对上述老旧风机偏航系统存在的[[问题]]，设计偏航软启动系统，旨在减小偏航启动和停止命令过程中减速箱和齿轮之间的冲击，降低传动系的载荷。本方案针对华电辉腾风电场的G52-850Y机型设计，偏航软启动系统方案如下：

2.1.1 机组信息

Ø 电机额定功率：2.2kW

Ø 电机额定[[电压]]：690V AC

Ø 电机额定电流：3.0A

Ø 电机额定转速：925rpm

Ø 偏航[[轴承]]齿数：135

Ø 减速箱齿数：  11

2.1.2 系统组成

柔性偏航系统包括：偏航驱动器、制动电阻、加热器、风扇、接触器、热继电器等。

在原有电气原理图的基础上进行修改，保证机舱图纸的完整性和可读性。方案中增加的变频器等硬件安装于独立的控制柜，控制柜满足IP54防护等级，在保证原机舱柜的防护等级的前提下，[[安全]]可靠地安装在相应位置，保证检修人员日常操作的便捷性。设计图纸如图2和图3所示：

设置变频器的启动斜率，达到软启动的[[功能]]，其中硬启动与软起动的时间差可以设置在100ms（具体根据现场运行情况进一步调整），性能对比示意图见图4。

综上所述，传统偏航硬启动对偏航传动系统的损害较大，不仅增加了大部件的运行维护成本，更是影响机组的安全运行。偏航软启动可以直接减小偏航传动系统损伤，延长其使用[[寿命]]。

2.2 技术方案主要效益

该技术[[方案]]成功应用并测试，用振动分析仪采集技改前后执行偏航动作时的振动数据<ref>[https://www.sohu.com/a/479663880_114819 数据的来源以及数据是什么？]，搜狐，2021-07-26 </ref>进行对比，测试结果表明该技术方案可有效地减小机舱径向的振动。

==三、技术要点==

大型风电机组主要采用主动偏航驱动的形式，其中直接给偏航电机供三相电进行驱动为主要供电形式。其缺点主要是启停冲击较大、启动[[电流]]大且速度与力矩恒定不可控。而采用该方案中偏航软启动控制系统，则有如下技术优点：

1）采用变频器一拖多的形式实现电机的变频控制，具有响应快和DTC过载能力强的特点，并且变频器具备高[[电压]]穿越能力；

2）现场施工简单，不改变原系统控制逻辑，用变频器替换主回路中的接触器，并将控制信号和反馈信号接入变频器IO端子；

3）减少偏航启动时的偏航电机小齿轮对偏航轴承齿圈的冲击，降低机组偏航工况的振幅，延长减速箱及偏航轴承的使用寿命，降低偏航减速机螺栓松动的风险，降低偏航轴承[[螺栓]]松动的风险；

4）可适当降低偏航[[制动器]]背压值，减小刹车片的磨损，进而延长刹车片的维护周期。

==四、应用前景==

据国家统计局数据统计，2020年底达到了历史性的281.72GW，相对于2019年增长了34.6%，装机量达到了近年来的峰值。2019年，运行五年以上的机组占比约48%；2020年底，初步估计约占到50%，运行超过5年的机组预计超过140GW。据[[统计]]数据表明，风电机组偏航系统故障率可达6.7%，因该系统故障而导致的风电机组停机比例占总停机的13.3%，故障时间占比过高严重影响了风电机组运行的安全可靠性。某风电场运行数据表明，偏航系统在年平均发生故障统计次数与单位容量年损失电量的2项数据统计中都位列前三。

根据以上数据及中国“双碳”[[战略]]可以看出，风电行业后市场存量相当巨大。并且偏航系统的高故障率，使得偏航系统各大部件本身成本较高，加之吊装和电量损失，维护费用可能高达数百万。该应用不仅可以大大减低大部件损坏的概率，还可以减低偏航[[系统]]故障率，进而可以节省上百万的支出。

==参考文献==
[[Category:500 社會科學類]]