本實用新型涉及風力發(fā)電設備技術(shù)領域，特別涉及一種風力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

風能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。其蘊量巨大，全球的風能約為2.74×10⁹MW，其中可利用的風能為2×10⁷MW，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。風機偏航系統(tǒng)是風力發(fā)電機組特有的控制系統(tǒng)，風力機的偏航系統(tǒng)也稱為對風裝置，其作用在于當風速矢量的方向變化時，能夠快速平穩(wěn)地對準風向，以便風輪獲得最大的風能。偏航控制系統(tǒng)主要由偏航測量、偏航驅(qū)動傳動部分、紐纜保護裝置三大部分組成。主要實現(xiàn)兩個功能:一是使機艙跟蹤變化穩(wěn)定的風向；二是由于偏航的作用導致機艙內(nèi)部電纜發(fā)生纏繞而自動解除纏繞。由于風能具有能量密度低、隨機性和不穩(wěn)定性等特點,因此偏航系統(tǒng)的偏航軸承要承受不特定風力所產(chǎn)生的沖擊載荷，具有間歇工作，啟停頻繁，傳遞扭矩較大，傳動比高的特點。

風力發(fā)電機組偏航控制系統(tǒng)是一個復雜多變量非線性不確定系統(tǒng),當外部環(huán)境因素不確定時，如風速太大時，不恰當?shù)钠浇菚档腿~片乃至整個機組的使用壽命，會造成較大的影響，因此,及時對偏航進行診斷是機組安全高效運行的關鍵。傳統(tǒng)的檢測手段是依賴儀器檢測，隨著風電場精細化運營要求的提高，對偏航系統(tǒng)的在線診斷和糾正偏航系統(tǒng)的研究逐漸成為研究熱點。如何能實時有效的診斷和調(diào)整偏航系統(tǒng)，使其能夠兼顧風力發(fā)電機組使用壽命和安全運行以及風能利用率等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能提高偏航系統(tǒng)運行速度和安全系數(shù)的偏航系統(tǒng)。

本實用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種風力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)，包括：發(fā)電機組和塔架，該偏航系統(tǒng)還包括：風速測向儀、機組位置檢測裝置、數(shù)據(jù)處理器、偏航控制器、偏航電機、蝸桿、偏航軸承和卡位裝置；所述發(fā)電機組的支撐架和所述偏航軸承內(nèi)圈固定連接；所述偏航電機和所述卡位裝置固定設置在所述塔架內(nèi)；所述風速測向儀和所述機組位置檢測裝置分別與數(shù)據(jù)處理器通訊連接，所述數(shù)據(jù)處理器通過CAN總線與所述偏航控制器電連接；所述偏航控制器分別與所述偏航電機和所述卡位裝置電連接；所述蝸桿與所述偏航電機轉(zhuǎn)動連接；所述偏航軸承包括上端傳動結(jié)構(gòu)和下端卡位結(jié)構(gòu)，所述蝸桿與所述傳動結(jié)構(gòu)嚙合，所述卡位裝置與所述卡位結(jié)構(gòu)卡接配合。

本實用新型的有益效果是：通過風速測向儀和機組位置檢測裝置檢測風向和發(fā)電機組的位置，發(fā)送到數(shù)據(jù)處理器分析發(fā)電機組是否對風，并生成控制指令通過偏航控制器控制偏航電機和卡位裝置實現(xiàn)發(fā)電機組的對風，并在最終對風后，通過卡位裝置與卡位結(jié)構(gòu)卡合將發(fā)電機組固定。

在上述技術(shù)方案的基礎上，本實用新型還可以做如下改進。

進一步，所述偏航電機包括：異步電機或伺服電機。

采用上述進一步方案的有益效果是：異步電機使用率更廣且更加堅固耐用，在保證運行可靠的情況下具有更高的適用性，方便維修更替，伺服電機可使控制速度，位置精度非常準確，可以將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。伺服電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制，并能快速反應，且當信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

進一步，所述偏航電機至少設置三個，每個偏航電機分別傳動連接一所述蝸桿。

采用上述進一步方案的有益效果是：設置多個偏航電機和與偏航電機連接的蝸桿，利用蝸桿帶動傳動結(jié)構(gòu)，保證傳動結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動的穩(wěn)定性。

進一步，所述傳動結(jié)構(gòu)為包絡蝸輪；所述蝸桿為包絡蝸桿。

采用上述進一步方案的有益效果是：通過蝸桿和傳動結(jié)構(gòu)實現(xiàn)蝸桿傳動，由于蝸桿傳動的傳動比大，偏航蝸輪轉(zhuǎn)動速度較小且與蝸桿的轉(zhuǎn)動同步，無需在偏航轉(zhuǎn)動機構(gòu)中設置減速器和制動器。

進一步，所述卡位結(jié)構(gòu)和所述卡位裝置均設置有多個。

采用上述進一步方案的有益效果是：設置多個卡位結(jié)構(gòu)和卡位裝置保證發(fā)電機組不管轉(zhuǎn)動到什么位置的時候都可以通過卡位裝置和卡位結(jié)構(gòu)卡合固定發(fā)電機組，避免風向變化引起的振動造成蝸桿和蝸輪損壞。

進一步，所述卡位裝置為電磁插銷。

采用上述進一步方案的有益效果是：通過數(shù)據(jù)處理器計算發(fā)電機組轉(zhuǎn)動角度，判斷與卡位結(jié)構(gòu)正對著的電磁插銷，生成控制指令通過偏航控制器控制與卡位結(jié)構(gòu)正對的電磁插銷彈出與卡位結(jié)構(gòu)卡合。

進一步，所述通訊連接包括：有線連接和/或無線連接。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例提供的一種風力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型實施例提供的蝸桿和偏航軸承配合示意圖。

附圖中，各標號所代表的部件列表如下：

1、蝸桿，2、蝸輪，3、傳動結(jié)構(gòu)，4、卡位結(jié)構(gòu)。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。

如圖1所示，一種風力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)，包括：發(fā)電機組、塔架、風速測向儀、機組位置檢測裝置、數(shù)據(jù)處理器、偏航控制器、偏航電機、蝸桿 1、偏航軸承2和卡位裝置；發(fā)電機組的支撐架和偏航軸承2內(nèi)圈固定連接；偏航電機和卡位裝置固定設置在塔架內(nèi)；風速測向儀和機組位置檢測裝置分別與數(shù)據(jù)處理器通訊連接，數(shù)據(jù)處理器通過CAN總線與偏航控制器電連接；偏航控制器分別與偏航電機和卡位裝置電連接；蝸桿1與偏航電機傳動連接；如圖2所示，偏航軸承2包括上端傳動結(jié)構(gòu)3和下端卡位結(jié)構(gòu)4，蝸桿1與傳動結(jié)構(gòu)3嚙合，卡位裝置與卡位結(jié)構(gòu)4卡接配合。

上述實施例中，通過風速測向儀檢測實時風向和機組位置檢測裝置檢測此時的機組位置，并將實時風向和機組位置的信息發(fā)送到數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器計算風向和機組位置的偏航角度，生成控制指令通過偏航控制器控制偏航電機啟動并控制卡位裝置縮回，偏航電機控制蝸桿1轉(zhuǎn)動，蝸桿1與偏航軸承2的傳動結(jié)構(gòu)嚙合，帶動發(fā)電機組轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)發(fā)電機組的對風，并在對風完成后，控制卡位裝置伸出與偏航軸承2的卡位結(jié)構(gòu)4卡合以固定發(fā)電機組，避免風向變化引起的振動造成蝸桿1和偏航軸承2損壞。

優(yōu)選的，偏航電機包括：異步電機或伺服電機，異步電機使用率更廣且更加堅固耐用，在保證運行可靠的情況下具有更高的適用性，方便維修更替，伺服電機可使控制速度，位置精度非常準確，可以將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。伺服電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制，并能快速反應，且當信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

優(yōu)選的，偏航電機設置三個，每個偏航電機分別傳動連接一蝸桿1，蝸桿1依次與傳動結(jié)構(gòu)3嚙合,蝸桿1圍繞傳動結(jié)構(gòu)3呈三角形外接與傳動結(jié)構(gòu)3，在保證傳動的準確性的情況下，使傳動結(jié)構(gòu)3的轉(zhuǎn)動更加穩(wěn)定，起到限位的作用。

優(yōu)選的，傳動結(jié)構(gòu)3為包絡蝸輪；蝸桿1為包絡蝸桿，通過蝸桿1和傳動結(jié)構(gòu)3實現(xiàn)蝸桿1傳動，由于蝸桿1傳動的傳動比大，蝸輪轉(zhuǎn)動速度較小且與蝸桿1的轉(zhuǎn)動同步，無需在偏航轉(zhuǎn)動機構(gòu)中設置減速器和制動器。

優(yōu)選的，卡位結(jié)構(gòu)4和卡位裝置均設置有多個，因為采用了蝸桿1和渦輪進行傳動，無需在偏航傳動機構(gòu)中設置減速器和制動器，為避免風向變化引起的振動會對蝸桿1和蝸輪造成損壞，設置卡位裝置和卡位結(jié)構(gòu)4實現(xiàn)發(fā)電機組的固定，減少振動的影響，卡位結(jié)構(gòu)4和卡位裝置設置多個可實現(xiàn)發(fā)電機組轉(zhuǎn)動到不同的位置時均可找到能進行卡合的卡位結(jié)構(gòu)4和卡位裝置，數(shù)據(jù)處理器中會計算發(fā)電機組需偏航的角度，如該偏航角度旋轉(zhuǎn)過后沒有能夠進行卡合的卡位結(jié)構(gòu)4和卡位裝置，數(shù)據(jù)處理器會按照能夠進行卡合的卡位結(jié)構(gòu)4和卡位裝置的角度生成控制指令進行轉(zhuǎn)動。

優(yōu)選的，卡位裝置為電磁插銷，通過數(shù)據(jù)處理器計算發(fā)電機組轉(zhuǎn)動角度，判斷與卡位結(jié)構(gòu)4正對著的電磁插銷，生成控制指令通過偏航控制器控制與卡位結(jié)構(gòu)4正對的電磁插銷彈出與卡位結(jié)構(gòu)4卡合。

優(yōu)選的，通訊連接包括：有線連接和/或無線連接；風速測向儀設置在發(fā)電機組上端。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。