一直有個(gè)疑問，日夜不停轉(zhuǎn)動(dòng)的大風(fēng)車是如何將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電能的呢？

像飛機(jī)翅膀一樣，風(fēng)力發(fā)電的原理是利用風(fēng)帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片從地面看上去給人的感覺較小，但實(shí)際上這些葉片很大，普通的風(fēng)電葉片都有40多米長，而目前最大的風(fēng)電葉片長度已經(jīng)超過100米，遠(yuǎn)超過大型客機(jī)的機(jī)翼長度。

其實(shí)，風(fēng)并非“推”動(dòng)風(fēng)輪葉片，而是由于葉片橫截面的形狀上下不對(duì)稱，風(fēng)在通過葉片上方的時(shí)候流速大，下方的流速小。這就會(huì)導(dǎo)致葉片上方的壓強(qiáng)小，下方的壓強(qiáng)大，葉片形成葉片上下面的壓差，這種壓差會(huì)產(chǎn)生升力，令風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)。

風(fēng)機(jī)如何保證發(fā)電

想要將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電能，光靠獨(dú)特的翼型設(shè)計(jì)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)車必須迎著風(fēng)才能發(fā)電。風(fēng)機(jī)工作的時(shí)候首先通過風(fēng)向標(biāo)尋找到風(fēng)的方向，然后通過偏航系統(tǒng)將機(jī)頭旋轉(zhuǎn)到正對(duì)風(fēng)吹來的方向。風(fēng)是很復(fù)雜的，風(fēng)機(jī)會(huì)經(jīng)常測量風(fēng)向并旋轉(zhuǎn)機(jī)頭去迎風(fēng)，使風(fēng)機(jī)更好地匹配風(fēng)的特性，隨著對(duì)風(fēng)角度的增大，發(fā)電功率也會(huì)飛速增加。此外，風(fēng)機(jī)葉片也會(huì)旋轉(zhuǎn)，幫助風(fēng)機(jī)更好的適應(yīng)風(fēng)的大小。

直驅(qū)永磁技術(shù)

傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)是利用風(fēng)帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，然后再通過增速機(jī)等多個(gè)齒輪組將旋轉(zhuǎn)的速度提升后，來驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的。這是一個(gè)很長的傳動(dòng)過程，能量在傳送過程中必然會(huì)出現(xiàn)損耗。

而直驅(qū)永磁技術(shù)省去齒輪箱等復(fù)雜的傳送結(jié)構(gòu)，大大減少了損失，提高了發(fā)電效率，保證了運(yùn)行的可靠性。直驅(qū)永磁發(fā)電的轉(zhuǎn)子由超過1300磁鋼組成，核心部件由稀土材料組成，可以在不消耗任何電能的情況下產(chǎn)生強(qiáng)大磁場，保證了機(jī)組強(qiáng)大的發(fā)電能力。當(dāng)風(fēng)吹動(dòng)葉片后，線圈不斷切割磁場線從而產(chǎn)生電能。這就是風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電的原因。

并入電網(wǎng)

風(fēng)電機(jī)組發(fā)出的電力，能夠直接送入電網(wǎng)供人們使用嗎？想要安全的將風(fēng)電并入電網(wǎng)供人們使用，風(fēng)機(jī)側(cè)電流與入網(wǎng)側(cè)電流就需要經(jīng)過電箱處理。風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的電壓處于不斷變化的，而電網(wǎng)對(duì)流入的電壓有嚴(yán)格的要求。這個(gè)時(shí)候就需要有一個(gè)變壓器，對(duì)已經(jīng)產(chǎn)生的風(fēng)電進(jìn)行處理。經(jīng)過處理以后，所有的機(jī)組就可以輸出一個(gè)統(tǒng)一的電壓，風(fēng)電就可以實(shí)現(xiàn)安全傳輸了。

那么，加入風(fēng)向發(fā)生變化了，風(fēng)力發(fā)電機(jī)方向變不變呢？

風(fēng)的方向是隨時(shí)間不斷變化的，而風(fēng)力發(fā)電機(jī)必須迎著風(fēng)向才能最大效率的利用風(fēng)能，因此風(fēng)電機(jī)組的機(jī)艙也必須跟隨著風(fēng)向的變化來不斷改變方向，以保證始終處于迎風(fēng)狀態(tài)，這就需要一個(gè)系統(tǒng)能夠測得風(fēng)向并根據(jù)測得風(fēng)向控制機(jī)艙旋轉(zhuǎn)對(duì)風(fēng)，這就是我們將要介紹的偏航系統(tǒng)。

偏航系統(tǒng)的主要作用有三個(gè)：

其一是與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)相配合，調(diào)節(jié)整個(gè)機(jī)艙的對(duì)風(fēng)位置，根據(jù)風(fēng)速儀和風(fēng)標(biāo)儀的傳感檢測，自動(dòng)使風(fēng)輪對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向，以提高風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電效率。

其二是自動(dòng)偏航過程中提供必要的周向阻尼力矩，以保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。（對(duì)風(fēng)過程的平穩(wěn)、防止豎直方向的運(yùn)動(dòng)）

其三很多小伙伴比較關(guān)心的一個(gè)問題如果沒有偏航系統(tǒng)會(huì)怎樣？

機(jī)艙可以順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，也可以逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。機(jī)艙旋轉(zhuǎn)電纜也跟著旋轉(zhuǎn)，如果任機(jī)艙朝同一方向旋轉(zhuǎn)，電纜就會(huì)扭得和麻花一樣隨時(shí)都會(huì)被扯斷！

因此，偏航系統(tǒng)的作用是為了避免電纜過度扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生撕裂而采取的解纜措施，保護(hù)電纜不被扭斷。

偏航系統(tǒng)的組成

偏航系統(tǒng)主要由偏航軸承、偏航驅(qū)動(dòng)器、偏航制動(dòng)器、偏航編碼器幾個(gè)部分組成。

偏航驅(qū)動(dòng)器

在風(fēng)力發(fā)電中，葉輪應(yīng)該總是處在對(duì)風(fēng)狀態(tài)，以便于風(fēng)輪最大程度的吸收風(fēng)能。偏航驅(qū)動(dòng)就起轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)艙使葉輪對(duì)風(fēng)的作用。

偏航軸承

承載機(jī)組中主要部件的重量，并傳遞氣動(dòng)推力到塔架，軸承中含有齒圈，偏航驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的小齒輪與之嚙合，偏航時(shí)驅(qū)動(dòng)軸承旋轉(zhuǎn)從而轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)艙。

偏航編碼器

主要作用是在風(fēng)機(jī)偏航過程中記錄風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)角度。

偏航制動(dòng)器

偏航剎車，用于偏航對(duì)風(fēng)后固定機(jī)艙位置。

此外，偏航實(shí)現(xiàn)其功能，必須采集到風(fēng)向與風(fēng)速，風(fēng)向標(biāo)與風(fēng)速儀就是實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能的。

了解了各部件作用，再來看看偏航對(duì)風(fēng)過程

1.當(dāng)外界環(huán)境風(fēng)向變化時(shí)，機(jī)艙頂部的風(fēng)向標(biāo)會(huì)把風(fēng)向的變化情況傳遞給控制柜；

2.控制柜經(jīng)過分析，如果風(fēng)向標(biāo)采集的風(fēng)向數(shù)據(jù)達(dá)到了偏航的邊界條件，便向偏航驅(qū)動(dòng)器發(fā)出動(dòng)作指令；

3.偏航驅(qū)動(dòng)將轉(zhuǎn)矩傳遞給偏航軸承，通過偏航軸承內(nèi)外圈的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)最終實(shí)現(xiàn)機(jī)艙的轉(zhuǎn)動(dòng)；

4.偏航時(shí)，偏航編碼器也會(huì)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，記錄旋轉(zhuǎn)角度，達(dá)到對(duì)風(fēng)角度時(shí)停止偏航，偏航制動(dòng)器制動(dòng)。

偏航常見故障及可能原因

1、 齒圈齒面磨損原因

（1）齒輪副的長期嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)；

（2）相互嚙合的齒輪副齒側(cè)間隙中滲入雜質(zhì)；

（3）潤滑脂嚴(yán)重缺失使得齒輪副處于干摩擦狀態(tài)。

2、異常噪聲原因

（1）潤滑油或潤滑脂嚴(yán)重缺失；

（2）偏航阻尼力矩過大；

（3）齒輪副輪齒損壞；

（4）偏航驅(qū)動(dòng)狀態(tài)中油位過低。

3、 偏航定位不準(zhǔn)確原因

（1）風(fēng)向標(biāo)信號(hào)不準(zhǔn)確；

（2）偏航系統(tǒng)阻尼力矩過大或過�。�

（3）偏航制動(dòng)力矩達(dá)不到機(jī)組設(shè)定值；

（4）偏航系統(tǒng)的偏航齒圈與偏航驅(qū)動(dòng)裝置的齒輪之間的齒側(cè)間隙過大。

文章來源： 科技運(yùn)工，工程師之窗