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风力发电机偏航振动问题及解决对策

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耿春雨

摘要：随着风力发电机制动力矩的增加摩擦系数和磨损量都会相应增大，这是因为滑动摩擦过程中摩擦材料间表面保持弹塑性的状态，载荷的增大在微观上表现为增加了摩擦面积和表面粗糙度。逼我对风力发电机偏航振动进行相关研究，首先对偏航系统和刹车片摩擦副结构进行概述，阐述风力发电机偏航振动带来的危害，具体对风力发电机刹车性能和偏航闸片的改进进行分析。

关键词：风力发电机;偏航振动;摩擦

一、风力发电机偏航振动

（一）偏航系统

风电机组的核心部件之一是偏航系统，该系统能够有效的纠正水平轴风电机的方向问题。但是，由于技术条件的限制，还系统还没有一套完善的保护装置，也因此增加了其维护和维修难度。在电缆的作用下，机组可以进行偏航调整，但是当电缆受力与机组偏航动作过大时，就会崩断，所以，在机组进行偏航运动时，首要的是对电缆的保护，在此背景下，扭缆保护装置产生，该装置是由触点开关和执行机构两部分组成，通常情况下，该装置是独立运行的，当开关打开时，机组的偏航运动便会被阻断。

（二）风力发电机刹车片摩擦副结构

按摩擦副的结构不同，可分为带式制动器、鼓式制动器和盘式制动器。下表对这三种结构的特点进行了分析。

在恶劣天气以及客观的维修等原因的限制下，风力发电机会停止工作，在此背景下产生的风力发电机摩擦制动器的作用便呈现出来，即对已经停止工作的风力发电机进行紧急制动，这样才能防止由于发电机停止工作而造成的损失。一般情况下，体型较小的风力发电机会采用机械抱闸的方式来紧急制动，而大中型风力发电机的制动方式是液压制动。

二、风力发电机偏航刹车片的优化

（一）风力发电机刹车性能

为了应对风速变化的影响，刹车片的制造要求相对较高，必须具有较好的导热功能，从而降低由于紧急制动而产生的摩擦温度。通常情况下，风力发电机采用的是盘式制动器，这种制动器的摩擦接触面积较小，因此产生单位面积吸收的热量相较于鼓式制动器的热量要高的多。所以，对于热量的需求较大，这样才能提供足够的制动能，从而降低热斑的形成几率。

在制动过程中，摩擦温度的不同，刹车片的磨损程度和摩擦系数也会产生相应的变化，两者呈正相关关系，简单来说，摩擦温度越高，刹车片的磨损率会越高，但是，摩擦温度与摩擦系数呈反比关系，即摩擦温度越高，摩擦系数越低，因此，影响刹车片的制动效率。所以，风力发电机对于刹车片的要求较高，尤其是刹车片的耐热性能、抗热衰退性能以及抗热裂纹。

（二）偏航闸片的改进

为了延长刹车片的使用寿命，对偏航刹车片进行相应的改造，这样才能降低刹车片的磨损程度，降低安全事故发生的几率，同时还能保证偏航系统的基本功能的正常实现。

經过对刹车片闸片进行改造升级之后，在闸片的上下闸片体上都钻有泄油孔，该泄油孔与油腔想连接，将泄漏的汽油直接顺着油孔流回油腔。

通常情况下，泄油孔会由活塞堵住，这样能够有效的防止油腔内的汽车回流至刹车片上。但是，随着偏航闸片使用时间的延长，刹车片会遭到不同程度的磨损，使得刹车片的厚度逐渐消耗殆尽，在整个过程中，刹车片上的活塞在油压的作用下想刹车盘方向移动。当刹车片磨损到需要更换的程度时，活塞不能继续堵住泄油孔，从而使泄油孔与油腔相连通。

三、常用的刹车片材料的应用

制作刹车片的材料通常具备良好的导热性能，可以将摩擦产生的动能转化为热能。同时，在刹车材料的作用下将热量进行吸收并散发，从而起到制动作用。由于技术的发展，风力发电机的制作越来越先进，其装机容量也在不断的增加，因此，对于刹车材料的要求也不断的提升。由于高速旋转会对刹车盘造成极大的运行压力，而刹车盘的性能又直接影响制动性能，所以，对摩擦材料的机械强度和磨损量提出了更高的要求，同时，由于摩擦温度的影响，刹车盘制作材料的耐热性、抗疲劳性等要求也随之提高。

物美价廉是铁基粉末材料的优势之一，同时，该类型材料还具有良好的耐高温、载荷大等功能，因此，用于刹车片的制作中。但是，由于其性能的特殊性，使得其极易被腐蚀，也因此造成其摩擦系数不稳定，磨损量较大。

而铜基粉末的性能与铁基粉末相反，该粉末具有很好的导热性和耐磨性，对制动盘的影响较小。但是，其制作成本相对较高，在低速时的摩擦系数和在高速时的摩擦系数相反，同时，还保证了磨损量的稳定性。所以，在除去制作成本的前提下，被广泛的应用于刹车片的制作中。

参考文献：

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