淺談風(fēng)電機組偏航制動器故障原因及案例分析

淺談風(fēng)電機組偏航制動器故障原因及案例分析摘要：由于風(fēng)電機組是批量生產(chǎn)，且大都安裝在人跡罕至的偏遠(yuǎn)地區(qū)和條件艱苦的海上，后期完善或整改較為困難。又加之現(xiàn)場人員技術(shù)和經(jīng)驗等方面不足，早期風(fēng)電場的設(shè)備性能等指標(biāo)已開始下滑，機組在運行過程中各類問題也隨之出現(xiàn)，發(fā)電能力明顯不足，經(jīng)濟(jì)性問題凸顯，如風(fēng)電機組偏航制動器故障就比較普遍，給風(fēng)電機組造成了較大隱患。本文針對風(fēng)電機組實際運行情況，對偏航制動器故障進(jìn)行了詳細(xì)的分析并結(jié)合案例提出了相關(guān)建議，在一定程度上預(yù)防了偏航制動器故障的發(fā)生，同時闡述了偏航制動器二級部件更換方法，提高了風(fēng)電場的經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞：風(fēng)電機組；偏航制動器；密封；摩擦片1風(fēng)電機組偏航制動器故障原因分析1.1風(fēng)電機組偏航制動器的作用及構(gòu)成風(fēng)電機組采用齒輪驅(qū)動的偏航系統(tǒng)時，為避免振蕩的風(fēng)向變化，引起偏航輪齒產(chǎn)生交變載荷，采用偏航制動器來吸收微小自由偏轉(zhuǎn)振蕩，防止偏航齒輪的交變應(yīng)力引起輪齒過早損傷。偏航制動器通過卡鉗給制動盤一個制動力矩，以達(dá)到阻止或減緩制動盤轉(zhuǎn)動的目的。偏航制動器制動力由液壓力提供，驅(qū)動活塞和摩擦片，壓緊制動盤。制動力的反作用力傳遞到制動盤，制動器的操作由與液壓系統(tǒng)壓力的連接或斷開控制；當(dāng)與液壓系統(tǒng)壓力斷開時，制動力消失。隨之，制動盤的軸向竄動會把摩擦片推開，使得制動盤能自由活動。偏航制動器供油液壓站給偏航制動器提供一個壓力油口、一個泄油接口和一個回油口，當(dāng)風(fēng)電機組需要偏航時，通過回油口的溢流閥控制偏航壓力，以達(dá)到偏航需要的制動力，當(dāng)風(fēng)輪對準(zhǔn)風(fēng)向時，有壓力油口提供停車壓力，鎖死偏航風(fēng)輪。偏航制動器主要構(gòu)成：缸體、摩擦片、活塞、密封組件等構(gòu)成.1.2偏航制動器故障原因分析1.2.1摩擦片磨損太大1)偏航剎車盤表面凹凸不平、存在尖利毛刺，偏航時由于表面不平整，與摩擦片摩擦力增大，導(dǎo)致磨損加劇。2）制動器內(nèi)部活塞頭存在卡澀，活塞頭無法正常收縮，偏航時油壓存在局部變化情況，導(dǎo)致壓力增大。3）摩擦片產(chǎn)品質(zhì)量不合格，無法滿足偏航時摩擦制動力矩的需求。4）摩擦片安裝工藝不能滿足要求。5)液壓站所設(shè)置的偏航制動壓力過大，導(dǎo)致磨擦力增大。1.2.2制動器漏油1)制動器裝配時操作不規(guī)范。接頭處的漏油多。由于油管裝配過程中操作不規(guī)范造成，如油管切頭、接頭制作不合適，隨著機組運行過程中的振動出現(xiàn)接頭松動后漏油。2）制動器相對液壓站處于低位，積存較多雜質(zhì)，從拆解的油缸內(nèi)部看普遍都比較臟。目前本風(fēng)電場所用液壓系統(tǒng)只在液壓站內(nèi)安裝一個過濾芯，只能過濾較粗雜質(zhì)，無法過濾細(xì)小顆粒雜質(zhì)，現(xiàn)場實際也無法外接離線濾油裝置，無法對液壓油進(jìn)行定期濾油。3）偏航制動器內(nèi)部密封圈或活塞損壞，造成偏航制動器漏油，故報出液壓系統(tǒng)壓力低導(dǎo)致機組停機。4）液壓油未定期更換或換油工藝不符合要求。主要是新購油品質(zhì)量把關(guān)，未定期更換液壓油，換油時工藝不符合要求，未嚴(yán)格落實先徹底排空舊油，再用新油清洗系統(tǒng)，最后才注入新油的方法。1.2.3偏航時噪音過大1）偏航卡鉗側(cè)面鉗口臟污，卡鉗側(cè)面鉗口有粉塵、顆粒、油污等雜物。摩擦片與剎車盤間有雜質(zhì)。2）偏航卡鉗殼體與剎車盤間有接觸干涉；摩擦制動片耗盡，發(fā)生底板與剎車盤接觸摩擦；機架或集油盤螺栓存在松動情況等情況產(chǎn)生摩擦噪聲。3）偏航動作時第一個卡鉗和最后一個卡鉗的壓力存在卡鉗間的壓力差過大，超過正常情況下的10bar。4）偏航時壓力過大，制動盤表面粗糙，制動摩擦片耗盡。5）偏航減速箱、驅(qū)動電機運行不正常、電子剎車不能正常打開、偏航速度不符合定值要求。1.2.4偏航制動力不足1）液壓管路里有空氣、制動器里有空氣或液壓油粘度高。2）液壓系統(tǒng)的節(jié)流閥調(diào)節(jié)的流量可能太小或閥門處于錯誤位置;有顆粒渣子堵塞節(jié)流閥導(dǎo)致流量減小。3）安裝有多個制動器，有個別制動器沒有連接到液壓油管或活塞密封漏油。4）制動盤或摩擦片上有油污、油脂、油漆導(dǎo)致負(fù)載太重。5）液壓站偏航電磁鐵動作不正常，即不能在偏航時打開泄壓,各壓力監(jiān)測點存在不正常情況。3案例分析3.1故障詳細(xì)經(jīng)過2016年03月23日，某風(fēng)電場檢修人員登機巡視時發(fā)現(xiàn)：偏航平臺布滿大量黑色粉末，檢查偏航剎車鉗發(fā)現(xiàn)，偏航剎車鉗剎車片磨損指示桿露出較短，同時偏航剎車制動盤被磨損，上下表面皆粗糙溝壑狀，初步判定為剎車片摩擦材料磨損嚴(yán)重所致。3.2故障原因分析經(jīng)查23#風(fēng)電機組于2015年5月份安裝，風(fēng)場檢修人員每月開展風(fēng)電機組巡視工作，直至我方人員2016年03月23日定期巡檢時發(fā)現(xiàn)剎車片摩擦材料磨損殆盡，根據(jù)故障詳細(xì)經(jīng)過，最終原因分析為：1)之前所使用剎車片摩擦材料產(chǎn)品強度無法滿足偏航時摩擦制動力矩的需求。2)液壓站所設(shè)置的偏航制動壓力偏大，摩擦力增大，故增加了剎車片的磨損。4故障解決4.1更換、安裝制動器4.1.1清潔制動盤在制動器安裝前，必須使用專用的清潔去污劑清潔制動盤，任何殘留的油污和防腐油脂都會顯著降低摩擦系數(shù)。如下圖14所示4.1.2清潔安裝面兩個半鉗制動器之間的安裝面以及制動器和底座之間的安裝面，都必須清潔。清潔要求和制動盤的清潔要求相同。4.1.3摩擦片儲存有機材料摩擦片在運輸時已用塑料袋單獨密封包裝。保護(hù)好摩擦片以免碰到油，否則會大大降低摩擦系數(shù)。一旦油污污染了摩擦片的摩擦面，就必須報廢。因此除非安裝需要，否則不要輕易把摩擦片從塑料袋中取出。粉末冶金摩擦片對于油脂不敏感，如果被油污污染，可使用清潔溶劑清洗后再使用。4.1.4安裝制動器參見制動器現(xiàn)場調(diào)換作業(yè)來安裝制動器及摩擦片。用手把活塞壓入至最低位，再嵌入摩擦片。在裝配前需較核安裝尺寸，確保安裝后兩摩擦片和制動盤的兩個表面之間都有合適的間隙。兩個半鉗制動器包括摩擦片的重量大約為160公斤。4.2密封圈、防塵圈、“O”型圈的更換操作時確保制動器油路中沒有油壓，拆除摩擦片后，手工取出4活塞，小心處置4活塞，4活塞表面不得磕碰。如圖164.2.1取下3防塵圈和2同軸密封圈；用螺絲刀把2同軸密封圈和3防塵圈從密封溝槽內(nèi)挑出，注意不能破壞密封溝槽邊緣；4.2.2在安裝新的防塵圈與同軸密封圈之前需去除活塞缸內(nèi)所有污物及灰塵，殘留的污物和灰塵都會影響密封效果及會污染液壓油；4.2.3檢查并清理新的防塵圈和同軸密封圈，按正確的順序進(jìn)行裝配；4.2.4安裝新的3防塵圈和2同軸密封圈時，防塵唇口向外，為了便于安裝，可以把防塵圈和同軸密封圈壓成腰字形。如圖15

圖三圖15密封圈安裝時形狀注：裝配時必須徒手安裝，注意溝槽邊緣刮傷手指。4.2.5用清潔的液壓油潤滑新裝入的防塵圈和同軸密封圈；4.2.6把4活塞放入液壓缸內(nèi)，使用橡皮錘輕輕敲入4活塞，需把4活塞完全敲入缸體；4.2.7此密封更換完成。4.2.8安裝摩擦片后，安裝6彈簧和7螺釘。圖165結(jié)論與建議5.1程序報警首先測量檢查摩擦材料厚度，通常為最薄摩擦材料厚度，然后根據(jù)偏航策略，累積偏航角度，按照磨損壽命估算表計算所剩厚度摩擦材料所能達(dá)到的最低偏航行程，即理論能使用的圈數(shù)或等同行程。最后設(shè)定監(jiān)控程序，當(dāng)達(dá)到預(yù)定圈數(shù)或等同行程后報警，更換摩擦片。5.2偏航卡鉗在兩個側(cè)面留專門的磨損狀態(tài)觀察口用于目測摩擦片的磨損狀態(tài)，工作人員通過窗口看到偏航卡鉗在兩個側(cè)面留有專門的磨損狀態(tài)觀察口，摩擦材料（摩擦片與剎車盤接觸面）任一點的厚度≤2mm時，須即刻更換上下兩側(cè)的摩擦片。5.3通過增加磨損指示桿觀測磨損狀態(tài)，安裝孔位于制動器背部靠近液壓連接處，磨損指示桿安裝于此孔內(nèi)，彈簧調(diào)節(jié)部分會確保指示桿桿體會一直與摩擦片接觸（上下兩個鉗體各安裝一個磨損指示桿）。通過在磨損指示桿圓柱表面噴涂不同顏色，實現(xiàn)摩擦片磨損程度的的方便可視。5.4現(xiàn)場液壓站有3個壓力檢查口(分別為主系統(tǒng)壓力檢測口、高速軸壓力檢測口以及偏航背壓檢測口)，目前只裝了兩個壓力檢測表(安裝在主系統(tǒng)壓力檢測口、偏航壓檢測口)。建議將液壓站全部壓力信號接入風(fēng)電機組主控制程序并引入保護(hù)系統(tǒng)，實時監(jiān)控液壓站的壓力值信號。特別是在風(fēng)電機組偏航過程中的壓力值信號，一旦出現(xiàn)壓力過高的情況，信號反饋到主控制程序，則風(fēng)電機組自動進(jìn)入故障停機模式，避免故障擴大化。

6結(jié)束語本文依據(jù)風(fēng)電機組的實際運行情況，分析了風(fēng)電機組偏航制動器故障原因的主要原因，并根據(jù)風(fēng)場情況分析現(xiàn)場實際案例，提出了相應(yīng)的合理化建議，從而降低了風(fēng)電機組偏航制動器故障率，減少了風(fēng)電機組運行隱患，對機組安全、穩(wěn)定運行有重要意義。參考文獻(xiàn):[1]．顧天凌，陳偉球，何凱華．