風電機組的偏航系統及發展趨勢

    偏航系統的作用、種類和組成
    偏航系統是風電機組特有的伺服系統。偏航系統的主要作用有兩個。其一是與風電機組的控制系統相互配合，使風電機組的風輪始終處于迎風狀態，充分利用風能，提高風電機組的發電效率，同時在風向相對固定時能提供必要的鎖緊力矩，以保障風電機組的安全運行。其二是由于風電機組可能持續地一個方向偏航，為了保證機組懸垂部分的電纜不至于產生過度的紐絞而使電纜斷裂、失效，在電纜達到設計纏繞值時能自動解除纏繞。
    偏航系統的方案有多種，如阻尼式偏航系統、帶有偏航制動器的固定式偏航系統、軟偏航系統、阻尼自由偏航系統和可控自由偏航系統等。目前應用最為普遍的有兩種，一種是采用滑動軸承的阻尼式偏航系統，另一種是采用帶有偏航制動器的固定式偏航系統。
    偏航系統是由偏航控制機構和偏航驅動機構兩大部分組成。其中偏航控制機構包括風向傳感器、偏航控制器、解纜傳感器等幾部分，偏航驅動機構包括偏航軸承、偏航驅動裝置、偏航制動器（或偏航阻尼裝置）等幾部分組成。
    采用滑動軸承的阻尼式偏航系統
    滑動軸承的偏航系統是阻尼型的偏航系統。該軸承處于塔架與機艙之間，它把各種力通過軸瓦從機艙傳到塔架。滑動軸承的軸瓦大多是用工程塑料制成，這種材料（如PETP，它比尼龍更好）具有良好的綜合性能，包括力學性能，耐熱性，耐磨性，耐化學品性和自潤滑性，且摩擦系數低，有一定的阻燃性，易加工，較好的耐腐蝕性。由于這種材料具有特有的機械性能，使得這種軸承即使在缺少潤滑的情況下也能工作。軸瓦由軸向上推力瓦、徑向推力瓦和軸向下推力瓦組成。分別用來承受機艙和風輪重量產生的平行于塔筒方向的軸向力，風輪傳遞給機艙的垂直于塔筒方向的徑向力和機艙的傾覆力矩。從而將機艙受到的各種力和力矩通過這三種軸瓦傳遞到塔架。
    滑動軸承阻尼式偏航系統的結構如圖1所示。

    圖中1、偏航電動機，2、偏航減速器，3、偏航卡鉗，4、偏航小齒輪，5、塔架。
偏航減速器一般為立式行星減速器或行星/蝸桿減速器，其端部的小齒輪與偏航大齒圈嚙合，通過電機驅動，實現偏航對風或解纜。
偏航卡鉗是偏航部件中比較重要和結構較為復雜的部件（圖2）：

    1、機艙底盤，2、卡鉗與機艙底盤的固定螺栓，3、軸向下推力瓦的固定螺栓，4、軸向下推力瓦，5、徑向推力瓦，6、徑向推力瓦的固定螺栓，7、防塵橡膠圈，8、塔架與偏航摩擦盤及大齒圈的連接螺栓，9、卡鉗內的碟形彈簧，10、卡鉗調整螺栓，11、軸向上推力瓦，12、偏航卡鉗，13、大齒圈。