偏航系统及其控制方法、制作方法、风力发电机组与流程

本发明风力发电技术，尤其是一种偏航系统、风力发电机组、偏航系统的控制方法和制作方法。

背景技术：

风力发电机组偏航系统是风力发电机组的重要组成部分，其在风力发电机组中的作用是转动机舱，使风力发电机组的风轮随时与风向保持一致，以保证风力发电机组保持最大吸收风能效率。偏航系统根据其轴承结构形式的不同分为滚动式偏航系统和滑动式偏航系统，其中滑动式偏航系统在偏航过程中通过被动式偏航刹车系统提供足够的阻尼，保证机舱稳定与对风精度。

滑动式偏航系统主要依靠滑动衬垫与齿圈之间的摩擦力矩来保证机组偏航时的平稳性，现有滑动式偏航系统在偏航过程中会出现振动和跳动的现象，其根本原因是滑动衬垫与偏航齿圈之间的摩擦，导致滑动衬垫和偏航齿圈在相对运动过程中产生耦合，引起机组振动和跳动，从而影响偏航过程和偏航精度。

技术实现要素：

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是针对偏航过程的摩擦引起的振动和跳动问题。

本发明提供了一种偏航系统，适用于风力发电机组，所述风力发电机组包括发电机组舱体底座，所述偏航系统包括位于所述发电机舱体底座下方的偏航齿圈，所述发电机舱体底座的底部设有至少一个上滑动衬垫，所述上滑动衬垫与所述偏航齿圈的上表面接触并支撑所述发电机舱体底座；所述上滑动衬垫在靠近所述偏航齿圈的滑动面上设有第一润滑油槽。

进一步地，所述第一润滑油槽至少包括两条第一子油槽，每条所述第一子油槽贯穿所述上滑动衬垫的滑动面。

进一步地，所述上滑动衬垫的滑动面边缘设有可将润滑油导入所述第一润滑油槽的倒角，所述倒角与所述第一子油槽连通。

进一步地，还包括固定于所述发电机舱体底座下方的偏航卡钳，所述偏航卡钳与所述偏航齿圈之间设有侧滑动衬垫，所述侧滑动衬垫在靠近所述偏航齿圈的一面上开设有侧润滑油槽。

进一步地，所述偏航卡钳上开设有用于加入润滑油的第二出油孔，所述第二出油孔与所述侧润滑油槽连通。

进一步地，所述侧润滑油槽包括两条交叉的第二子油槽，且在所述两条交叉的第二子油槽的交叉处设有对应的进油槽。

进一步地，所述偏航齿圈在远离所述发电机舱体底座的下表面设有下滑动衬垫；所述下滑动衬垫具有以下任意一项特征：

所述下滑动衬垫采用自润滑材料制作；或

所述下滑动衬垫的上表面和/或下表面开设有第二润滑油槽。

进一步地，所述偏航齿圈的表面粗糙度根据所述上滑动衬垫的摩擦系数确定。

进一步地，所述上滑动衬垫的动摩擦系数和静摩擦系数之间的差值位于预设阈值之内。

本发明还提出一种风力发电机组，包括发电机组舱体底座和前述任意一项所述的偏航系统。

进一步地，所述上滑动衬垫为多个，所述发电机舱体底座上开设有用于加入润滑油的第一出油孔，所述第一出油孔设于相邻的两个所述上滑动衬垫之间，且与所述偏航齿圈的上表面相对。

进一步地，所述第一出油孔至少为两个，且所述第一出油孔在所述偏航齿圈上的正投影沿所述偏航齿圈的圆周均匀分布。

进一步地，所述发电机组舱体底座的底部开设有卡槽，所述上滑动衬垫固定在所述卡槽内。

进一步地，所述风力发电机组还包括用于向所述润滑油槽加入润滑油的润滑泵，所述润滑油槽包括第一润滑油槽。

本发明还提出一种偏航系统的控制方法，所述控制方法应用于所述风力发电机组中，包括：

通过控制所述润滑泵向所述偏航系统中的润滑油槽加入润滑油；所述润滑油槽包括第一润滑油槽。

进一步地，所述通过控制所述润滑泵向所述偏航系统中的润滑油槽加入润滑油，包括：

获取所述润滑泵的油量监测数据；

根据所述油量监测数据，确认所述润滑泵内的润滑油量达到预设油量；

控制所述润滑泵向所述偏航系统中的润滑油槽加入润滑油。

进一步地，所述通过控制所述润滑泵向所述偏航系统中的滑油槽加入润滑油，包括：

当收到用于偏航对风的控制指令，通过控制所述润滑泵向所述偏航系统中的润滑油槽加入润滑油，然后将所述发电机舱体底座旋转预设偏航角度；

当收到用于润滑的控制指令，通过控制所述润滑泵向所述偏航系统中的润滑油槽加入润滑油，然后将所述发电机舱体底座旋转360°。

进一步地，所述通过控制所述润滑泵向所述偏航系统中的润滑油槽加入润滑油之后，还包括：

控制所述润滑泵停止加入润滑油。

本发明还提出一种偏航系统的控制装置，应用于所述的风力发电机组中，包括：

润滑泵加油模块，用于通过控制所述润滑泵向所述偏航系统中的润滑油槽加入润滑油；所述润滑油槽包括第一润滑油槽。

进一步地，所述润滑泵加油模块包括：

油量监测单元，用于获取所述润滑泵的油量监测数据；

油量确认单元，用于根据所述油量监测数据，确认所述润滑泵内的润滑油量达到预设油量；

加油控制单元，用于控制所述润滑泵向所述偏航系统中的润滑油槽加入润滑油。

进一步地，所述润滑泵加油模块包括：

偏航对风单元，用于当收到用于偏航对风的控制指令，通过控制所述润滑泵向所述偏航系统中的润滑油槽加入润滑油，然后将所述发电机组舱体底座旋转预设偏航角度；

旋转润滑单元，用于当收到用于润滑的控制指令，通过控制所述润滑泵向所述偏航系统中的润滑油槽加入润滑油，然后将所述发电机组舱体底座旋转360°。

进一步地，所述润滑泵加油模块还包括：

加油停止单元，用于控制所述润滑泵停止加入润滑油。

本发明还提出一种偏航系统的制作方法，所述制作方法包括确定偏航齿圈的加工工艺，所述确定偏航齿圈的加工工艺包括如下步骤：

根据所述偏航制动能力和偏航驱动能力确定滑动衬垫的许可磨损率和滑动衬垫的摩擦系数，所述滑动衬垫包括上滑动衬垫；

获取偏航齿圈的材料、偏航齿圈的表面粗糙度、滑动衬垫的磨损率、滑动衬垫的摩擦系数之间的对应关系，根据所述对应关系、所述滑动衬垫的许可磨损率和所述滑动衬垫的摩擦系数选择所述滑动衬垫的材料和所述偏航齿圈的表面粗糙度；

根据所述材料和所述表面粗糙度确定所述偏航齿圈的加工工艺。

进一步地，所述偏航齿圈的表面粗糙度包括偏航齿圈的轮廓支承长度率和轮廓水平截距；

所述获取偏航齿圈的材料、偏航齿圈的表面粗糙度、滑动衬垫的磨损率、滑动衬垫的摩擦系数之间的对应关系，根据所述对应关系、所述滑动衬垫的许可磨损率和所述滑动衬垫的摩擦系数选择所述滑动衬垫的材料和所述偏航齿圈的表面粗糙度，包括：

获取偏航齿圈的材料、偏航齿圈的轮廓支承长度率和轮廓水平截距、滑动衬垫的磨损率、滑动衬垫的摩擦系数之间的对应关系；

根据所述滑动衬垫的许可磨损率和所述滑动衬垫的摩擦系数，从所述对应关系中确定所述滑动衬垫的材料；

根据所述偏航齿圈的轮廓支承长度率和所述轮廓水平截距，从所述对应关系中确定所述偏航齿圈的表面粗糙度。

进一步地，所述滑动衬垫的动摩擦系数和静摩擦系数之间的差值位于预设阈值之内。

本发明的有益效果如下：

1、本发明在所述上滑动衬垫的滑动面上开设第一润滑油槽，并使所述滑动面朝向所述偏航齿圈，以减小发电机组舱体底座与偏航齿圈在偏航过程中的滑动摩擦，从而减少偏航系统的振动和跳动，提高偏航可靠性。

2、本发明的第一润滑油槽贯穿所述滑动面，且在所述滑动面边缘设置倒角，可形成油楔，以使润滑油可快速进入所述滑动，并避免了在上滑动衬垫的厚度方向上开设贯穿上滑动衬垫的通孔，保障了上滑动衬垫良好的承载性能和耐磨性能。

3、本发明的偏航系统的控制方法可根据偏航系统的实际运行情况自动润滑，从而保障偏航系统的偏航精度。

4、本发明的偏航系统的制作方法可根据滑动衬垫的润滑情况确定摩擦系数，并根据所述摩擦系数确定偏航齿圈的加工工艺，以使偏航齿圈与滑动衬垫更好的配合，达到更好的避免振动和跳动的效果。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明偏航系统第一实施例的结构示意图；

图2为本发明偏航系统中上滑动衬垫一种实施例的结构示意图；

图3为本发明偏航系统中侧滑动衬垫一种实施例的结构示意图；

图4为本发明偏航系统中下滑动衬垫的侧视结构示意图；

图5为本发明偏航系统中发电机组舱体底座的局部结构示意图；

图6为本发明偏航系统的控制方法一个实施例的流程示意图；

图7为本发明偏航系统的控制方法另一个实施例的流程示意图；

图8为本发明偏航系统的制作方法中确定偏航齿圈的加工工艺的一个实施例的流程示意图。

标号说明：

发电机组舱体底座10，卡槽101，偏航齿圈20，上滑动衬垫30，第一润滑油槽301，第一子油槽3011,第一子油槽3012，倒角302，侧滑动衬垫31，侧润滑油槽311，第二子油槽3111,第二子油槽3112，进油槽312，固定螺栓313，下滑动衬垫32，偏航卡钳40，上卡钳体401，下卡钳体402，连接螺栓403，碟簧组件41，塔顶法兰51，连接螺栓61。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本发明提出一种偏航系统，如图1和图2所示的第一实施例，适用于风力发电机组，所述风力发电机组包括发电机组舱体底座10，所述偏航系统包括位于发电机组机舱体底座10下方的偏航齿圈20，发电机组机舱体底座10底部设有至少一个上滑动衬垫30，至少一个上滑动衬垫30与偏航齿圈20的上表面接触并支撑发电机组机舱体底座10；上滑动衬垫30在靠近偏航齿圈20的滑动面上设有第一润滑油槽301。

当风力发电机组采用偏航系统时，为提高发电效率，在部分情况下，发电机组机舱体底座10需要在偏航电机的作用下，绕偏航齿圈20转动一定的偏航角度。转动时，发电机组机舱体底座10底部的至少一个上滑动衬垫30与偏航齿圈20之间形成滑动摩擦，滑动摩擦可使上滑动衬垫30与偏航齿圈20在相对运动过程中产生耦合，从而引起风力发电机组部分组件的强烈振动和跳动，从而降低偏航的精度。为减小振动和跳动对偏航精度的影响，本发明实施例在上滑动衬垫30的滑动面上开设第一润滑油槽301，并使滑动面朝向偏航齿圈20；当第一润滑油槽301内加入润滑油后，在发电机组机舱体底座10与偏航齿圈20的相对运动中，可大大减小上滑动衬垫30与偏航齿圈20之间的滑动摩擦，从而减少风力发电机组发电系统部分组件的振动和跳动，提高偏航可靠性和偏航精度，并减轻偏航系统的维护频率和提高偏航系统的使用寿命。

本发明中的润滑油包括液态润滑油、油脂状半固体润滑油以及固态润滑油脂等多种润滑油形态。

在本发明的一个上滑动衬垫30的实施例中，如图2所示，第一润滑油槽301至少包括两条第一子油槽，即图2所示的第一子油槽3011和第一子油槽3012，该两个第一子油槽贯穿上滑动衬垫30的滑动面，使滑动面上的第一润滑油槽301形成开放式的油槽，有利于油槽内的润滑油在上滑动衬垫30的滑动面以内和以外流动或移动，以在整个偏航齿圈的上表面形成润滑油膜，达到更好的润滑效果。

具体的，第一子油槽3011和第一子油槽3012形成交叉的x型或十字型，润滑油进入后，可在偏航过程中快速使润滑油布满整个上滑动衬垫30活动的区域，达到快速润滑的效果。本实施例中的油槽结构简单，润滑油可在进入后快速达到最大的润滑区域，并在偏航运行过程中使润滑油覆盖整个上滑动衬垫30表面。在本发明的另一些实施例中，第一润滑油槽301可只包括第一子油槽3011或第一子油槽3012中的一个，也可包括第一子油槽3011和第一子油槽3012之外更多的子油槽。所述第一子油槽3011和第一子油槽3012可呈图示的交叉状，也可为平行或近似平行的局部，或呈中心放射状、旋转对称的螺旋状等多种布局，其具体布局方式可根据产品实际结构或进油方式具体确定。

当第一子油槽3011和/或第一子油槽3012贯穿上滑动衬垫30的滑动面时，可在上滑动衬垫30的滑动面边缘设置可将润滑油导入第一润滑油槽301的倒角302，结合图2所示，倒角302与第一子油槽3011和/或第一子油槽3012连通，以使润滑油可从偏航齿圈20的上表面沿着倒角302的缝隙进入第一子油槽3011和/或第一子油槽3012中，达到良好的润滑效果。本实施例中的倒角302可形成油楔，以帮助润滑油进入贯穿上滑动衬垫30滑动面的第一润滑油槽301，达到从上滑动衬垫30边缘进油的良好效果。本实施例避免了在上滑动衬垫30的厚度方向上开设贯穿上滑动衬垫30的通孔，保障了上滑动衬垫30良好的承载性能和耐磨性能，延长了上滑动衬垫30的使用寿命。

在本发明的又一实施例中，上滑动衬垫30为多个，发电机组机舱体底座10上开设有用于加入润滑油的第一出油孔(图中未示出)，第一出油孔可以设于相邻的两个上滑动衬垫30之间，且与偏航齿圈20的上表面相对。

具体的，上滑动衬垫30可均匀地设置于发电机组机舱体底座10的底部，并可相对于偏航齿圈20的中心旋转对称，以在发电机组机舱体底座10与偏航齿圈20的相对转动中，保持对发电机组机舱体底座10支撑的平衡性。为了便于加入润滑油，可在发电机组机舱体底座10上开设第一出油孔，以使润滑油在重力作用下进入发电机组机舱体底座10和偏航齿圈20之间。更进一步地，第一出油孔可位于相邻的两个上滑动衬垫30之间，以使润滑油可更迅速地进入发电机组机舱体底座10与偏航齿圈20之间的空间；且在发电机组舱体底座10转动时，有利于润滑油在偏航齿圈20与上滑动衬垫30的倒角302之间形成油楔，从而提高润滑油进入第一润滑油槽301的速度，形成更好的润滑效果。

在偏航过程中，由于发电机组机舱体底座10与偏航齿圈20之间将发生相对转动，故，从第一出油孔加入的润滑油可在相对转动过程中，沿第一润滑油槽301流动或移动，以使润滑油在整个偏航齿圈20的上表面形成润滑油膜。为提高润滑效果，第一出油孔可至少为两个，且第一出油孔在偏航齿圈20上的正投影沿偏航齿圈20的圆周均匀分布，以使加入的润滑油可快速均匀地布满整个偏航齿圈20的上表面。

在本发明的又一实施例中，结合图1所示，偏航系统还包括固定于发电机组机舱体底座10下方的偏航卡钳40，偏航卡钳40与偏航齿圈20之间设有侧滑动衬垫31，侧滑动衬垫31在靠近偏航齿圈20的一面上开设有侧润滑油槽311。在偏航过程中，偏航齿圈20还与偏航卡钳40发生相对转动；当侧润滑油槽311中具有润滑油时，亦可减缓侧滑动衬垫31与偏航齿圈20之间的摩擦引起的振动和跳动现象，从而进一步提高偏航的精度，减轻偏航系统的维护频率和提高偏航系统的使用寿命。

基于前一实施例，本发明提出又一实施例：偏航卡钳40上开设有用于加入润滑油的第二出油孔，第二出油孔与侧润滑油槽311连通。由于侧滑动衬垫31的滑动摩擦面一般为竖直方向，与上滑动衬垫30的滑动摩擦面方向不同，故其进油方式可与第一出油孔的不同。当侧滑动衬垫31固定于偏航卡钳40上时，可在偏航卡钳40上开设第二出油孔，有利于确定第二出油孔与侧润滑油槽311的相对位置，从而保证第二出油孔与侧润滑油槽311之间良好的连通性，提高润滑效果。

在本发明的部分实施例中，偏航卡钳40可包括上卡钳体401和下卡钳体402，偏航时，偏航齿圈20的侧面与上卡钳体401相对转动，故侧滑动衬垫31位于上卡钳体401与偏航齿圈20之间，第二出油孔可开设于上卡钳体401上。下卡钳体402可设置于偏航齿圈20下方，并通过连接螺栓403固定于发电机组舱体底座10上。

在本发明的又一实施例中，如图3所示，侧润滑油槽311包括两条交叉的第二子油槽3111和第二子油槽3112，且在两条交叉的第二子油槽3111和第二子油槽3112的交叉处设有对应的进油槽312。进油槽312亦可设置于交叉处附近，当润滑油经从进油槽312进入侧润滑油槽311时，润滑油将同时流入第二子油槽3111和第二子油槽3112，并在侧滑动衬垫31和偏航齿圈20侧面的相对转动中，使润滑油沿第二子油槽3111和第二子油槽3112流动或移动，从而在侧滑动衬垫31和偏航齿圈20之间形成润滑油膜，减少转动中的振动和跳动。

侧润滑油槽311亦可根据实际情况包括一条或更多条第二子油槽，以达到更好的润滑效果；或将进油槽312设置于侧滑动衬垫31的上部，以利用重力作用，使润滑油更好地沿多条第二子油槽流动或移动，提高润滑油分布的均匀性。侧滑动衬垫31的摩擦面可为与偏航齿圈20外圈轮廓基本一致的弧形，并通过多个固定螺栓313固定于偏航卡钳40上。

在本发明的又一实施例中，为进一步提高润滑效果，偏航齿圈20在远离发电机组舱体底座10的下表面还设有下滑动衬垫32；下滑动衬垫32具有以下任意一项特征：

下滑动衬垫32采用自润滑材料制作；或

下滑动衬垫32的上表面和/或下表面开设有第二润滑油槽。

如前所述，当偏航卡钳40包括上卡钳体401和下卡钳体402时，下滑动衬垫32可设置于下卡钳体402的上表面与偏航齿圈20的下表面之间。若下滑动衬垫32固定于偏航齿圈20的下表面，则、偏航转动时，下滑动衬垫32与下卡钳体402的上表面发生滑动摩擦；若下滑动衬垫32固定于下卡钳体402的上表面，则偏航转动时，下滑动衬垫32与偏航齿圈20的上表面发生滑动摩擦。下滑动衬垫32可以圆柱体，其侧视图如图4所示，以减少偏航齿圈20与下卡钳体402相对运动中的摩擦；圆柱体可安装在下卡钳体402的凹槽内；当下卡钳体402的位置确定后，对应区域上的下滑动衬垫32所受的载荷亦可根据强度仿真计算得出。

由于偏航齿圈20对发电机组舱体底座10起主要支撑作用，下滑动衬垫32所受的载荷较上滑动衬垫30的载荷小，故，下滑动衬垫32可采用自润滑材料制作即可减少偏航齿圈20与偏航卡钳40之间转动造成的振动或跳动现象。当然，在本发明的另一些实施例中，下滑动衬垫32的上表面亦可开设有第二润滑油槽，以使固定于下卡钳体402上表面的下滑动衬垫32，可与偏航齿圈20的上表面保持良好的润滑效果，进一步减少偏航齿圈20与偏航卡钳40之间转动造成的振动或跳动现象。

在本发明的另一实施例中，如图1所示，偏航系统同时包括上滑动衬垫30、侧滑动衬垫31和下滑动衬垫32三个滑动衬垫；三个滑动衬垫分别与偏航齿圈20的三个表面接触，相当于在偏航齿圈20的三个表面上形成了滑动摩擦面，从而保证了偏航过程的平稳实现。

在图1所示的偏航系统中，可采用滑动轴承式偏航系统，也称为被动制动式偏航系统，主要由偏航卡钳40、偏航齿圈20及偏航驱动系统组成。偏航卡钳40一般包括用于预紧的机械碟簧组件41，以使下滑动衬垫32抵持于偏航齿圈20的下表面；偏航系统的偏航齿圈20通过连接螺栓61与塔顶法兰51连接。偏航驱动系统又包括偏航电机和偏航减速器。与滚动轴承偏航系统相比，本实施例中的滑动轴承式偏航系统省去了偏航刹车盘，整个风力发电机组的载荷将直接作用于偏航齿圈20上，偏航齿圈20集支撑和制动作用于一体，结构紧凑。发电机组舱体底座10通过上滑动衬垫30定位于偏航齿圈20上，偏航齿圈20通过预紧后，下滑动衬垫32被夹紧在偏航卡钳40与发电机组舱体底座10之间。偏航时，偏航电机需要克服偏航系统产生的摩擦力矩，带动发电机组舱体转动来实现偏航。

本发明的上滑动衬垫30可采用塑料petp材料制作，侧滑动衬垫31可采用塑料petp和聚酯制作，下滑动衬垫32可采用自润滑材料制作。下滑动衬垫32的材料选择，具体可根据下滑动衬垫32的摩擦系数和是否有润滑油润滑确定。

上滑动衬垫30、侧滑动衬垫31和下滑动衬垫32在偏航系统中的排布可根据设计方案的迭代结果确定。侧滑动衬垫31和下滑动衬垫32均可安装在偏航卡钳40上，偏航卡钳40的位置可根据有限元仿真和偏航系统所需的制动力要求确定；确定偏航卡钳40的安装位置后，侧滑动衬垫31和下滑动衬垫32的安装位置便相对确定。在发电机组舱体底座10上用于固定上滑动衬垫30的卡槽的位置可与偏航卡钳40相对应，以使偏航卡钳40亦可对上滑动衬垫30起到一定的限位作用。上滑动衬垫30的具体数量，可结合上滑动衬垫30的受力所满足的物理性能要求和上滑动衬垫30的压强和速度值确定，具体可根据强度仿真确定，其仿真过程可参见现有技术，在此不再赘述。

在本发明的偏航系统中，所述偏航齿圈与上滑动衬垫30之间的摩擦引起的振动与跳动现象，不仅与滑动摩擦的润滑方式相关，还与偏航齿圈20的表面粗糙度相关，故在本发明的又一实施例中，偏航系统的偏航齿圈20的表面粗糙度还可根据上滑动衬垫30的摩擦系数确定，以在通过第一润滑油槽301降低系统的滑动摩擦系数的同时，还可结合偏航齿圈20的表面粗糙度进一步降低系统的滑动摩擦系数；或，在通过第一润滑油槽301降低系统的滑动摩擦系数的同时，避免加工表面粗糙度过低的偏航齿圈20，从而降低偏航齿圈20的加工难度。

在本发明的偏航系统中，由于上滑动衬垫30在使用过程中应避免出现振动和异响，所以制作上滑动衬垫30的材料的动摩擦系数和静摩擦系数应尽可能接近；故，本发明提出又一实施例：上滑动衬垫30的动摩擦系数和静摩擦系数之间的差值位于预设阈值之内；预设阈值可根据偏航系统的整体设计参数确定，或，根据上滑动衬垫30的可选范围之内的材料之间的比较确定。例如，在可以选择的上滑动衬垫30的材料之中，选择动摩擦系数和静摩擦系数最接近的材料作为上滑动衬垫30的材料。

本发明还提出一种风力发电机组，风力发电机组包括发电机组舱体底座10和前述任意一项所述的偏航系统。

在风力发电机组的一个实施例中，如图5所示，发电机组舱体底座10的底部开设有卡槽101，上滑动衬垫30固定在卡槽101内，以使上滑动衬垫30随发电机组舱体底座10转动，并与偏航齿圈20发生滑动摩擦。

在风力发电机组的另一实施例中，还可包括用于向润滑油槽加入润滑油的润滑泵，润滑油槽包括第一润滑油槽301。润滑泵可采用现有的润滑泵，例如可自动控制是否加入润滑油的电动润滑泵。在另一些实施例中，风力发电机组还可包括多个独立控制的润滑泵，以分别控制向第一润滑油槽301、侧润滑油槽311和第二润滑油槽中加入润滑油，保障偏航系统的偏航精度。

本发明还提出一种偏航系统的控制方法，该控制方法应用于上述的风力发电机组中，具体可包括如下步骤：

通过控制润滑泵向偏航系统中的润滑油槽加入润滑油；润滑油槽包括第一润滑油槽301。

本实施例可通过润滑泵控制偏航系统的润滑，以减少滑动衬垫的磨损，保障偏航系统的可靠性。当润滑泵采用电动润滑泵时，还可根据情况，实现偏航系统的自动润滑功能；故，本发明还提出如图6所示的偏航系统的控制方法实施例：

通过控制所述润滑泵向所述偏航系统中的润滑油槽加入润滑油，可进一步包括如图6所示的如下步骤：

步骤s10：获取润滑泵的油量监测数据；

步骤s20：根据油量监测数据，确认润滑泵内的润滑油量达到预设油量；

步骤s30：控制润滑泵向偏航系统中的润滑油槽加入润滑油。

本实施例可在向偏航系统中的润滑油槽加入润滑油之前，根据油量监测数据确认润滑泵内的润滑油量是否达到预设油量，以判断润滑泵是否需要补充润滑油或判断补充润滑油的方式。例如，预设油量包括润滑泵可向偏航系统中自动补充润滑油的第一油量或需要向润滑泵内补充润滑油的预警油量，第一油量大于预警油量；如果润滑泵内的润滑油量低于预警油量，则发出润滑泵内缺少润滑油的提示信号，需要向润滑泵内补充润滑油；如果润滑泵内的油量不低于第一油量，则可根据实际情况向偏航齿圈20自动补充润滑油，以减少因缺少润滑油引起的部件磨损和偏航误差。向润滑泵内补充润滑油可通过人工或自动化的方式实现。

在实际应用中，一方面，本发明的偏航系统可能由于风向的变化而需要偏航对风；另一方面，当偏航系统长期不偏航转动时，亦有可能因长期不润滑而造成包括润滑泵和润滑油管道在内的润滑系统的阻塞或失效。故本发明还提出另一种偏航系统的控制方法的实施例：通过控制润滑泵向偏航系统中的滑油槽加入润滑油，包括：

当收到用于偏航对风的控制指令，通过控制润滑泵向偏航系统中的润滑油槽加入润滑油，然后将发电机组舱体底座旋转预设偏航角度；

当收到用于润滑的控制指令，通过控制润滑泵向偏航系统中的润滑油槽加入润滑油，然后将发电机组舱体底座旋转360°。

结合本实施例与图6所示的实施例，本发明还提出如图7所述的实施例，将控制指令与油量监测数据结合，以在每次根据控制指令偏航之前，先检测润滑泵是否有够的润滑油，避免因缺少润滑油导致偏航系统工作异常。

本发明偏航系统的控制方法可根据偏航系统的实际情况自动调整润滑和偏航时间，以保持润滑系统的良好运行。例如，在偏航对风较为频繁的情况中，可根据偏航对风的控制指令进行偏航，偏航角度可根据计算的偏航对风角度确定；在偏航前，可先启动润滑系统，即：通过控制润滑泵向偏航系统中的润滑油槽加入润滑油；然后再启动偏航电机，使发电机组舱体底座10旋转所述偏航角度；当偏航旋转结束时，润滑系统可停止工作，即：可控制润滑泵停止加入润滑油。

在另一种情况中，例如，风力发电机组所在区域的风向较为固定，偏航对风的频率非常低时，可根据偏航系统的累积不偏航时间确定是否需要启动润滑系统；例如，当累积不偏航时间达到预设的小时数，则润滑系统开始工作，并控制发电机组舱体底座10偏航360°；当发电机组舱体底座10回到原位则偏航系统停止工作，润滑系统亦可不再工作。

本实施例可在偏航系统启动偏航转动之前，先控制润滑泵向偏航系统中的润滑油槽加入润滑油，以保证偏航系统在实际运行过程中具有对应量的润滑油，从而确保各滑动衬垫和偏航齿圈20之间的润滑效果。润滑系统包括能够按照预设程序定期给偏航齿圈20补充润滑油的润滑泵及对应的管路系统；润滑系统还可包括润滑油监测装置，以监测润滑泵内的润滑油量，用于确定润滑泵是否需要补充润滑油。

在本发明另一偏航系统的控制方法的实施例中，通过控制润滑泵向偏航系统中的润滑油槽加入润滑油之后，还包括：

控制润滑泵停止加入润滑油，以节约润滑油的用量，避免不必要的浪费。

在一个风力发电机组的应用实施例中，润滑系统的控制逻辑可根据风力发电机组的偏航特性进行定义。例如：风力发电机组的偏航系统启动偏航前，润滑系统可自动开始工作，以便提前为偏航系统提供充足的润滑油；风力发电机组的偏航系统停止偏航时，润滑系统可自动停止工作，避免浪费润滑油；当偏航系统的累积不偏航时间达到一定小时数后，润滑系统亦可自动开始工作，向偏航系统提供润滑油，同时偏航风机控制系统控制偏航风机进行偏航；当偏航系统偏航转动360°后，偏航风机停止偏航，润滑系统自动停止工作，以使偏航系统在长期不使用时，仍然保持良好的偏航能力。在本应用实施例中，润滑系统可保证偏航系统在实际运行过程中能够提供对应量的润滑油，提高各滑动衬垫和偏航齿圈20之间的润滑效果。此处润滑系统指的是能够按照程序设置定期给偏航齿圈20补充油脂的润滑泵及对应的管路系统。所述润滑系统还可包括润滑油监测装置，以监测所述润滑泵内的润滑油量，用于确定是否需要向所述润滑泵内补充润滑油。

根据所述偏航系统的控制方法，本发明还提出一种偏航系统的控制装置实施例，该控制装置应用于前述的风力发电机组中；包括：

润滑泵加油模块，用于通过控制所述润滑泵向所述偏航系统中的润滑油槽加入润滑油；所述润滑油槽包括第一润滑油槽301。

在本发明偏航系统的控制装置另一实施例中，所述润滑泵加油模块包括：

油量监测单元，用于获取所述润滑泵的油量监测数据；

油量确认单元，用于根据所述油量监测数据，确认所述润滑泵内的润滑油量达到预设油量；

加油控制单元，用于控制所述润滑泵向所述偏航系统中的润滑油槽加入润滑油。

在偏航系统的控制装置又一实施例中，所述润滑泵加油模块包括：

偏航对风单元，用于当收到用于偏航对风的控制指令，通过控制所述润滑泵向所述偏航系统中的润滑油槽加入润滑油，然后将所述发电机组舱体底座10旋转预设偏航角度；

旋转润滑单元，用于当收到用于润滑的控制指令，通过控制所述润滑泵向所述偏航系统中的润滑油槽加入润滑油，然后将所述发电机组舱体底座10旋转360°。

在偏航系统的控制装置又一实施例中，所述润滑泵加油模块还包括：

加油停止单元，用于控制所述润滑泵停止加入润滑油。

上述偏航系统的控制装置对应的技术特征与上述偏航系统的控制方法的技术特征相同，在此不予赘述。

当本发明的偏航系统中具有包括第一润滑油槽301的上滑动衬垫30时，一方面，本发明的偏航系统可通过加入润滑油以调整上滑动衬垫30与偏航齿圈20之间的摩擦系数，达到改善偏航齿圈20与上滑动衬垫30之间振动和跳动问题的目的；另一方面，本发明还可通过选择合适的偏航齿圈20的加工方式，达到改善偏航齿圈20与上滑动衬垫30之间振动和跳动问题的目的，以及改善偏航齿圈20与侧滑动衬垫31、下滑动衬垫32之间的振动和跳动问题。

因此，本发明还提出一种偏航系统的制作方法，所述制作方法中包括确定偏航齿圈的加工工艺；如图8所示的实施例，确定偏航齿圈的加工工艺包括如下步骤：

步骤s50：根据偏航制动能力和偏航驱动能力确定滑动衬垫的许可磨损率和滑动衬垫的摩擦系数，滑动衬垫包括上滑动衬垫30；

步骤s60：获取偏航齿圈20的材料、偏航齿圈20的表面粗糙度、滑动衬垫的磨损率、滑动衬垫的摩擦系数之间的对应关系，根据对应关系、滑动衬垫的许可磨损率和滑动衬垫的摩擦系数选择滑动衬垫的材料和偏航齿圈20的表面粗糙度；

步骤s70：根据材料和表面粗糙度确定偏航齿圈20的加工工艺。

在本发明的一个实施例中，可根据偏航制动能力和偏航驱动能力确定偏航系统的偏航速度、偏航运行时间，再根据偏航系统的偏航速度、偏航运行时间、滑动衬垫的尺寸等数据确定滑动衬垫的许可磨损率。如下公式所示，可根据已知的滑动衬垫所能接受的预设许可磨损量l计算得出每公里的许可磨损率s，其计算公式如下：

其中，

s为滑动衬垫的许可磨损率；

l为滑动衬垫的预设许可磨损量,单位为mm；

v为偏航时的偏航速度，单位为°/s；

t为偏航运行时间，单位为s；

d为滑动衬垫的等效直径，单位为m。

在本发明的另一些实施例中，还可根据所述偏航制动能力、偏航驱动能力和设计使用寿命确定各滑动衬垫的总摩擦力矩m和电磁刹车力矩，再根据所述总摩擦力矩m和电磁刹车力矩等参数确定滑动衬垫的摩擦系数μ。

在本发明的另一实施例中，各滑动衬垫产生的摩擦力矩mi可根据如下公式确定：

mi＝μni·r，

其中，

mi为各滑动衬垫产生的摩擦力矩，单位为nm；

μ为各滑动衬垫的摩擦系数；

ni为各滑动衬垫所受的压力，单位为n；

r为各滑动衬垫的有效刹车半径，单位为m。

所述各滑动衬垫可以为上滑动衬垫30、侧滑动衬垫31和下滑动衬垫32中的一个或多个。例如，当偏航系统同时包括上滑动衬垫30、侧滑动衬垫31和下滑动衬垫32时，则各滑动衬垫包括上滑动衬垫30、侧滑动衬垫31和下滑动衬垫32；当偏航系统只包括上滑动衬垫30和侧滑动衬垫31时，则各滑动衬垫对应包括上滑动衬垫30和侧滑动衬垫31。

参照现有的风力发电机偏航系统滑动衬垫或摩擦片的磨耗寿命计算方法，可先根据所述偏航制动能力、偏航驱动能力和设计使用寿命确定各滑动衬垫的总摩擦力矩m，再根据各滑动衬垫的总摩擦力矩m分配各滑动衬垫的摩擦力矩mi。

各滑动衬垫所产生的总摩擦力矩m为：

m＝∑mi。

所述分配的比例可根据经验值确定，亦可根据各滑动衬垫的材料和许可磨损率s等因素进行估算。例如，偏航系统同时包括上滑动衬垫30、侧滑动衬垫31和下滑动衬垫32时，可假设三种衬垫的有效刹车半径大致相等，使得所述分配的比例与摩擦系数μ呈一定关系；再根据上滑动衬垫30、侧滑动衬垫31和下滑动衬垫32选用的材料，以及许可磨损率s，大致确定上滑动衬垫30、侧滑动衬垫31和下滑动衬垫32的摩擦系数μ的范围；然后，根据该范围确定总摩擦力矩m分配到各滑动衬垫的摩擦力矩mi的大致比例，从而得到上滑动衬垫30、侧滑动衬垫31和下滑动衬垫32对应的摩擦力矩mi。最后根据各滑动衬垫的摩擦力矩mi计算得到各滑动衬垫的摩擦系数μ。

计算出各滑动衬垫的摩擦系数μ后，再根据前一公式中各滑动衬垫所受的压力ni、有效刹车半径r计算出的各滑动衬垫的摩擦力矩mi，并根据计算出的各滑动衬垫的摩擦力矩mi，以得到与摩擦系数μ关联的总摩擦力矩m，最后确认与摩擦系数μ关联的总摩擦力矩m是否满足偏航制动能力、偏航驱动能力和设计使用寿命等需求；如果不满足，则重新确定各滑动衬垫的摩擦系数μ，直至获取到合适的摩擦系数μ。当本发明的偏航系统应用于风力发电机组时，各滑动衬垫所产生的总摩擦力矩m对于整个风力发电机组而言，需要满足以下两方面的要求：

1、满足偏航制动能力的需求，即各滑动衬垫所产生的总摩擦力矩m和偏航电机所产生的电磁刹车力矩，应满足风力发电机组在极限、维护和发电三种工况类型下的制动要求，制动要求可参见相关行业规则和指南(gl规范)；

2、满足偏航驱动能力的需求，即在各滑动衬垫所产生的总摩擦力矩m和风况所产生的扭矩的共同作用下，偏航系统的驱动能力应满足相关行业规则和指南(gl规范)的要求。

在满足上述两方面要求的前提下，通过对摩擦系数μ的多次计算、测试、试验等方式得到满足需求的摩擦系数μ。

由于滑动衬垫选用的材料的不同，摩擦系数也不同；故，经过多次试验，可得到不同材料的滑动衬垫在不同偏航齿圈20的表面粗糙度下的摩擦系数μ和磨损率；偏航齿圈20的表面粗糙度包括轮廓支承长度率和轮廓水平截距时，可得到对应于不同轮廓支承长度率和轮廓水平截距的摩擦系数μ和磨损率；根据计算出的满足需求的摩擦系数μ和许可磨损率s，可确定合适的滑动衬垫材料。故本发明的偏航系统的制作方法还提出如下实施例：

偏航齿圈20的表面粗糙度包括偏航齿圈20的轮廓支承长度率和轮廓水平截距；

获取偏航齿圈20的材料、偏航齿圈20的表面粗糙度、滑动衬垫的磨损率、滑动衬垫的摩擦系数之间的对应关系，根据对应关系、滑动衬垫的许可磨损率和滑动衬垫的摩擦系数选择滑动衬垫的材料和偏航齿圈的表面粗糙度，包括：

获取偏航齿圈20的材料、偏航齿圈20的轮廓支承长度率和轮廓水平截距、滑动衬垫的磨损率、滑动衬垫的摩擦系数之间的对应关系；

根据滑动衬垫的许可磨损率和所述滑动衬垫的摩擦系数，从对应关系中确定所述滑动衬垫的材料；

根据偏航齿圈20的轮廓支承长度率和轮廓水平截距，从对应关系中确定偏航齿圈20的表面粗糙度。

可将不同材料的滑动衬垫，与不同材料的偏航齿圈20进行配合试验，同一材料的偏航齿圈表面粗糙度的轮廓支承长度率和轮廓水平截距也将所有变化；经过多次试验测试，可得到对应的不同的摩擦系数和磨损率，以获取偏航齿圈20的材料、偏航齿圈20的表面粗糙度、滑动衬垫的磨损率、滑动衬垫的摩擦系数之间的对应关系；当偏航齿圈20的表面粗糙度还包括偏航齿圈20的轮廓支承长度率和轮廓水平截距时，对应地，可得到偏航齿圈20的材料、偏航齿圈20的轮廓支承长度率和轮廓水平截距、滑动衬垫的磨损率、滑动衬垫的摩擦系数之间的对应关系。然后，将滑动衬垫的许可磨损率和滑动衬垫的摩擦系数代入对应关系中，即可确定滑动衬垫的材料和偏航齿圈20的表面粗糙度；当对应关系中偏航齿圈20的表面粗糙度包括偏航齿圈20的轮廓支承长度率和轮廓水平截距时，亦可对应地得到偏航齿圈20的轮廓支承长度率和轮廓水平截距。部分滑动衬垫与偏航齿圈20的试验测试结果可由滑动衬垫材料的供应商提供，并可参照供应商的试验测试数据选择合适的滑动衬垫材料。本实施例结合偏航齿圈20的轮廓支承长度率和轮廓水平截距确定偏航齿圈20的表面粗糙度，可进一步优化偏航过程中偏航齿圈20与发电机组舱体底座10之间转动产生的振动和跳动问题，从而提高偏航精度。

本发明的偏航系统，根据风机工况的要求，由于所选取的滑动衬垫材料在使用过程中不允许有振动和异响，所以滑动衬垫的动摩擦系数和静摩擦系数应尽可能接近，故在本发明的一些实施例中，滑动衬垫的动摩擦系数和静摩擦系数之间的差值位于预设阈值之内，预设阈值可根据偏航系统的风机工况、产品具体要求等因素确定，以使整个偏航系统的噪音和振动等参数符合预设规范。

在本发明的部分实施例中，上滑动衬垫30为多个，偏航系统的发电机组舱体底座10上开设有多个卡槽101，如图5所示，每个上滑动衬垫30可通过一个卡槽101固定于发电机组舱体底座10上，并与偏航齿圈20的上表面接触；下滑动衬垫32可与偏航齿圈20的下表面接触，侧滑动衬垫31可固定在偏航卡钳40上，并与偏航齿圈20的侧表面接触。

在本发明的部分实施例中，发电机组舱体底座10上设有润滑点开口，润滑点开口的位置可在发电机组舱体底座10上的多个卡槽101之间，并位于偏航齿圈20的正上方，沿圆周方向均分布置，以使润滑油均匀地落于偏航齿圈20的上表面上。在部分实施例中，润滑点开口可与第一出油孔为同一结构。

润滑系统可通过润滑点开口向偏航齿圈20的上表面上加注润滑脂；同时，第一润滑油槽301可用以储存润滑油；偏航卡钳40上设有润滑点，侧滑动衬垫31开设有进油槽312，润滑点与进油槽312连通，以将润滑油注入第二子油槽3111和第二子油槽3112内。下滑动衬垫32可以为自润滑材料，以节约滑动衬垫的加工工艺。在风机偏航过程中，润滑系统注入的润滑油可使偏航齿圈20的上表面、侧表面分别与上滑动衬垫30、侧滑动衬垫31之间形成油膜，从而使上滑动衬垫30、侧滑动衬垫31与偏航齿圈20之间的摩擦由干摩擦变为湿摩擦；下滑动衬垫32可采用自润滑材料制作，下滑动衬垫32在与偏航齿圈20的下表面滑动接触的过程中，与偏航齿圈20滑动摩擦时，摩擦下来的自润滑颗粒与偏航齿圈20之间可形成固体润滑层，起到润滑效果。油膜和固体润滑层共同作用，可保证偏航系统的运行平稳。当下滑动衬垫32不采用自润滑材料制作时，亦可在下滑动衬垫32与偏航齿圈20接触的一侧开设油槽，以提高滑动摩擦的润滑能力。

本发明中的偏航齿圈20的表面粗糙度应根据各滑动衬垫的摩擦系数μ进行选取，以保证各滑动衬垫的摩擦系数μ在设计范围内。为保证润滑油在偏航齿圈20上具有良好的吸附性，偏航齿圈20表面粗糙度的轮廓支承长度率和轮廓水平截距应进行定义。当各滑动衬垫磨损到一定程度时，需要更换，则相当于各滑动衬垫的维护周期可根据滑动衬垫的预设许可磨损量确定；而各滑动衬垫每公里的磨损量一般取决于各滑动衬垫的摩擦系数、与其滑动配合的偏航齿圈20的表面粗糙度、各滑动衬垫所受的压力等因素共同确定。若已知各滑动衬垫每公里的平均磨损量，则可根据每年的偏航距离，推导出滑动衬垫需要更换的年份。

例如：上滑动衬垫30采用的材料是塑料petp，偏航齿圈20的材料是超高强度钢42crmo；若上滑动衬垫30的维护周期设计为20年免维护，则根据已有的实验可知，在预设压力ni下，在偏航齿圈20的表面粗糙度不同时，上滑动衬垫31的磨损率分别为多少；根据该磨损率和上滑动衬垫31的预设许可磨损量，即可判断上滑动衬垫31是否满足20年免维护的条件。反之，若上滑动衬垫31满足20年免维护的条件，则可根据预设压力ni、上滑动衬垫31的磨损率、预设许可磨损量、摩擦系数等因素，与偏航齿圈20的表面粗糙度之间的对应关系，确定上滑动衬垫31的材料和偏航齿圈20的表面粗糙度；更进一步地，本发明还可确定偏航齿圈20表面粗糙度中的轮廓支承长度率和轮廓水平截距，以使轮廓支承长度率和轮廓水平截距与润滑油的附着性和零件的表面耐磨性相配合。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。