風力發電機偏航振動問題及解決對策

耿春雨

摘 要：隨著風力發電機制動力矩的增加摩擦系數和磨損量都會相應增大，這是因為滑動摩擦過程中摩擦材料間表面保持彈塑性的狀態，載荷的增大在微觀上表現為增加了摩擦面積和表面粗糙度。逼我對風力發電機偏航振動進行相關研究，首先對偏航系統和剎車片摩擦副結構進行概述，闡述風力發電機偏航振動帶來的危害，具體對風力發電機剎車性能和偏航閘片的改進進行分析。

關鍵詞：風力發電機;偏航振動;摩擦

一、風力發電機偏航振動

（一）偏航系統

風電機組的核心部件之一是偏航系統，該系統能夠有效的糾正水平軸風電機的方向問題。但是，由于技術條件的限制，還系統還沒有一套完善的保護裝置，也因此增加了其維護和維修難度。在電纜的作用下，機組可以進行偏航調整，但是當電纜受力與機組偏航動作過大時，就會崩斷，所以，在機組進行偏航運動時，首要的是對電纜的保護，在此背景下，扭纜保護裝置產生，該裝置是由觸點開關和執行機構兩部分組成，通常情況下，該裝置是獨立運行的，當開關打開時，機組的偏航運動便會被阻斷。

（二）風力發電機剎車片摩擦副結構

按摩擦副的結構不同，可分為帶式制動器、鼓式制動器和盤式制動器。下表對這三種結構的特點進行了分析。

在惡劣天氣以及客觀的維修等原因的限制下，風力發電機會停止工作，在此背景下產生的風力發電機摩擦制動器的作用便呈現出來，即對已經停止工作的風力發電機進行緊急制動，這樣才能防止由于發電機停止工作而造成的損失。一般情況下，體型較小的風力發電機會采用機械抱閘的方式來緊急制動，而大中型風力發電機的制動方式是液壓制動。

二、風力發電機偏航剎車片的優化

（一）風力發電機剎車性能

為了應對風速變化的影響，剎車片的制造要求相對較高，必須具有較好的導熱功能，從而降低由于緊急制動而產生的摩擦溫度。通常情況下，風力發電機采用的是盤式制動器，這種制動器的摩擦接觸面積較小，因此產生單位面積吸收的熱量相較于鼓式制動器的熱量要高的多。所以，對于熱量的需求較大，這樣才能提供足夠的制動能，從而降低熱斑的形成幾率。

在制動過程中，摩擦溫度的不同，剎車片的磨損程度和摩擦系數也會產生相應的變化，兩者呈正相關關系，簡單來說，摩擦溫度越高，剎車片的磨損率會越高，但是，摩擦溫度與摩擦系數呈反比關系，即摩擦溫度越高，摩擦系數越低，因此，影響剎車片的制動效率。所以，風力發電機對于剎車片的要求較高，尤其是剎車片的耐熱性能、抗熱衰退性能以及抗熱裂紋。

（二）偏航閘片的改進

為了延長剎車片的使用壽命，對偏航剎車片進行相應的改造，這樣才能降低剎車片的磨損程度，降低安全事故發生的幾率，同時還能保證偏航系統的基本功能的正常實現。

經過對剎車片閘片進行改造升級之后，在閘片的上下閘片體上都鉆有泄油孔，該泄油孔與油腔想連接，將泄漏的汽油直接順著油孔流回油腔。

通常情況下，泄油孔會由活塞堵住，這樣能夠有效的防止油腔內的汽車回流至剎車片上。但是，隨著偏航閘片使用時間的延長，剎車片會遭到不同程度的磨損，使得剎車片的厚度逐漸消耗殆盡，在整個過程中，剎車片上的活塞在油壓的作用下想剎車盤方向移動。當剎車片磨損到需要更換的程度時，活塞不能繼續堵住泄油孔，從而使泄油孔與油腔相連通。

三、常用的剎車片材料的應用

制作剎車片的材料通常具備良好的導熱性能，可以將摩擦產生的動能轉化為熱能。同時，在剎車材料的作用下將熱量進行吸收并散發，從而起到制動作用。由于技術的發展，風力發電機的制作越來越先進，其裝機容量也在不斷的增加，因此，對于剎車材料的要求也不斷的提升。由于高速旋轉會對剎車盤造成極大的運行壓力，而剎車盤的性能又直接影響制動性能，所以，對摩擦材料的機械強度和磨損量提出了更高的要求，同時，由于摩擦溫度的影響，剎車盤制作材料的耐熱性、抗疲勞性等要求也隨之提高。

物美價廉是鐵基粉末材料的優勢之一，同時，該類型材料還具有良好的耐高溫、載荷大等功能，因此，用于剎車片的制作中。但是，由于其性能的特殊性，使得其極易被腐蝕，也因此造成其摩擦系數不穩定，磨損量較大。

而銅基粉末的性能與鐵基粉末相反，該粉末具有很好的導熱性和耐磨性，對制動盤的影響較小。但是，其制作成本相對較高，在低速時的摩擦系數和在高速時的摩擦系數相反，同時，還保證了磨損量的穩定性。所以，在除去制作成本的前提下，被廣泛的應用于剎車片的制作中。

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