北極星風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)訊:風(fēng)機(jī)通過自動偏航找到主風(fēng)向，在運(yùn)行過程中偏航制動比較頻繁，如果偏航制動盤損傷和摩擦片磨損會造成偏航過程中發(fā)生振動異響，并引發(fā)機(jī)艙旋轉(zhuǎn)超速或偏航、液壓站故障，不但降低了機(jī)組可利用率和摩擦片的使用壽命，而且造成了偏航剎車盤結(jié)構(gòu)件疲勞從而影響了機(jī)組整體的使用壽命。因此，分析3MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航偏航制動盤損傷和摩擦片磨損的原因并提出解決方法，是風(fēng)機(jī)運(yùn)維工作迫切需要解決的問題。

一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)的工作原理及作用風(fēng)電制動器摩擦片

3MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用主動偏航對風(fēng)方式，超聲波風(fēng)速儀的通過風(fēng)穿過腔體時所引起的信號相變來測量氣流運(yùn)動反映出風(fēng)機(jī)與主風(fēng)向之間的偏離程度，機(jī)組在運(yùn)行時根據(jù)超聲波風(fēng)速儀檢測的風(fēng)向與機(jī)艙方向的夾角決定風(fēng)機(jī)是否偏航。當(dāng)風(fēng)速持續(xù)發(fā)生變化時，主控PLC根據(jù)超聲波風(fēng)速儀傳遞的信號控制偏航驅(qū)動裝置使機(jī)艙旋轉(zhuǎn)對準(zhǔn)主風(fēng)向。

在機(jī)組偏航時，安裝在機(jī)艙上的偏航制動器加載有主液壓站10%的剎車載荷（25bar-15bar的冗余壓力），使得偏航過程中始終有阻尼存在，保證機(jī)艙平穩(wěn)轉(zhuǎn)動。偏航制動器采用常閉式結(jié)構(gòu)的液壓驅(qū)動方式，即靜止時偏航制動器將機(jī)艙制動鎖定，在需要偏航時，偏航制動器打開且保持一定的冗余壓力，使機(jī)艙在阻尼作用下平穩(wěn)偏航。機(jī)組根據(jù)偏航轉(zhuǎn)動的制動載荷扭矩安裝有7臺偏航制動器。

(二）偏航系統(tǒng)作用

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)組偏航主要在以下幾點(diǎn)情況下出現(xiàn):

1.風(fēng)向發(fā)生變化時，機(jī)組主動尋找主風(fēng)向而自動偏航對風(fēng)。

2.機(jī)組朝著一個方向偏航到設(shè)定角度以后，為了使機(jī)組懸垂部分的電纜不至于過度扭絞而自動反方向偏航解纜。

3.強(qiáng)制偏航，當(dāng)電纜的扭絞程度威脅到機(jī)組安全運(yùn)行時會觸發(fā)扭纜保護(hù)裝置，使機(jī)組停止旋轉(zhuǎn)或保持設(shè)備停車狀態(tài)，此時若恢復(fù)機(jī)組運(yùn)行，必須手動強(qiáng)制偏航使其解纜。

二、偏航制動盤損傷和摩擦片磨損原因分析

風(fēng)機(jī)在偏航過程中因偏航制動盤損傷和摩擦片磨損造成塔筒振動峰值較高且偏航運(yùn)動產(chǎn)生噪聲，不利于風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行，結(jié)合偏航工作原理及實(shí)際工作中對故障的處理，從以下幾個方面分析。

（一）偏航制動器安裝問題

液壓鉗盤式制動器為機(jī)艙提供必要的制動扭矩，以保障機(jī)組的安全運(yùn)行，在機(jī)組偏航時制動器提供的阻尼力矩應(yīng)保持平穩(wěn)，,制動摩擦片與制動盤的貼合面積應(yīng)不小于設(shè)計(jì)面積的50%，閉合時摩擦片周邊與制動鉗體的配合間隙任一處應(yīng)不大于0.5mm。

偏航制動器在工作時，液壓油進(jìn)入缸體，在油壓的作用下兩個缸體內(nèi)的柱塞推動摩擦片做相向運(yùn)動，摩擦片在制動力矩下卡住剎車盤，使機(jī)艙的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動停止，從而實(shí)現(xiàn)制動作用。

偏航摩擦片在安裝過程中在制動器與基座之間加裝有間隙調(diào)整裝置（調(diào)整墊片)，目的是調(diào)整摩擦片與偏航盤之間的間隙，但是當(dāng)裝配間隙發(fā)生變化后，導(dǎo)致制動器摩擦片與制動盤安裝不平行，或者鉗體與摩擦片貼合緊密，使得局部摩擦力增大。在更換安裝摩擦片后未進(jìn)行間隙調(diào)整，導(dǎo)致上下摩擦片卡澀或者竄動，偏航時摩擦片對制動盤的軸向壓力不相等。由于每臺機(jī)組上制動器的數(shù)量有7個，如果每個摩擦片與制動盤的間距不*，摩擦力矩不均勻，偏航運(yùn)動摩擦過程中制動盤上的多個受力點(diǎn)受力情況不*，每個接觸點(diǎn)的摩擦都是不連續(xù)的，而是點(diǎn)與點(diǎn)之間相互相互交替的過程，這種交替運(yùn)動使摩擦過程中伴有振動，也是造成偏航制動盤損傷和摩擦片磨損明顯的摩擦運(yùn)動。

（二）摩擦材料的性能及摩擦過程分析

風(fēng)機(jī)偏航制動器技術(shù)參數(shù)里規(guī)定摩擦材料的摩擦系數(shù)為0.4，如果摩擦系數(shù)大于0.4，對制動盤的磨損量會增大，進(jìn)而導(dǎo)致偏航過程中熱量增大，熱量將導(dǎo)致摩擦材料表面燒結(jié)，表面材質(zhì)變硬，摩擦系數(shù)降低。如果摩擦系數(shù)小于0.4，偏航時阻尼力矩與制動力矩減小，將影響機(jī)組偏航過程中的準(zhǔn)確定位。那么在多次摩擦后的壓力和溫度雙重作用下，制動盤和摩擦片比壓較高的接觸面出現(xiàn)硬化、碳化等異化現(xiàn)象，摩擦系數(shù)下降過快，但是此時偏航制動器因液壓系統(tǒng)壓力未明顯變化，偏航時會產(chǎn)生制動打滑引起偏航摩擦片磨損，加之制動盤接觸面受壓不同產(chǎn)生共振，共振產(chǎn)生的作用力加劇偏航制動盤磨損。

摩擦材料對載荷、滑動速度及環(huán)境溫度等因素有較高要求。由于偏航系統(tǒng)處于非封閉的環(huán)境里，氣候條件的變化以及環(huán)境因素的變化（摩擦熱量增加）會引起摩擦副的摩擦系數(shù)發(fā)生波動，摩擦的不穩(wěn)定性導(dǎo)致偏航時制動盤在摩擦力的作用下產(chǎn)生振動，從而造成制動盤損傷和摩擦片磨損。

偏航制動器應(yīng)保證在較寬的制動初速度及較小的制動比壓下，獲得足夠的制動力矩穩(wěn)定性。但實(shí)際上往往制動盤，摩擦材料的平面度，平行度控制并不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，造成摩擦面結(jié)合不均勻。偏航制動器摩擦片材料均采用樹脂聚合物為主的復(fù)合材料，該材質(zhì)的剎車片熱衰減溫度，承受比壓相對較低，機(jī)組在長期運(yùn)行過程中，摩擦片與制動盤相互摩擦產(chǎn)生摩擦殘留物（碳粉），碳粉會附著在制動盤和制動器剎車片之間。隨著碳粉的積累量較多，碳粉在摩擦片與制動盤之間受到壓力和摩擦熱的作用，當(dāng)制動產(chǎn)生的熱量超過了剎車片的熱衰減溫度，這些殘留物就會在剎車片表面形成一層燒饒層（即脆化光亮的釉光層），釉層是摩擦片和制動盤之間的作用效果發(fā)生變化，當(dāng)釉層積累越厚，摩擦系數(shù)波動，在阻尼作用下產(chǎn)生的振動頻率與與機(jī)組的固有頻率發(fā)生共振時，導(dǎo)致偏航過程中摩擦片不均勻磨損。

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