02-SL1500风电机组制动器

1风电机组主轴制动器培训讲义华锐风电科技股份有限公司2009-10-202机械式制动器按其工作状态分为常闭（被动）式和常开（主动）式。常闭式制动器依靠弹簧力使其常态处于闭闸状态，开闸时需要借助外力；常开式制动器常态处于开闸状态，闭闸时需要借助外力。为了缩小制动器的尺寸并以较小的制动转矩达到风机紧急制动的目的，风机主轴制动器一般安装在高速轴上。目前1.5MW-50Hz风电机组使用的是常闭式主轴制动器，1.5MW-60Hz及3MW风电机组使用的是常开式主轴制动器。31.5MW被动式制动器3MW主动式制动器4一、1.5MW被动式主轴制动器SL1500风机被动式主轴制动器是弹簧加压、液压松闸的安全型制动器，主要由制动钳、液压站、连接管路等部分组成。该制动器具有摩擦片磨损自动调节功能（AWA）：当制动器摩擦片发生磨损时，制动器会自动调节补偿，使制动盘两侧制动间隙不变。因此在摩擦片整个使用寿命内，制动器可以保证相同的夹紧力。51.5MW制动器主要技术参数制动器数目1制动盘1最大制动扭矩,MB25500[Nm]最小制动扭矩,MB尽可能高，至少15000[Nm]理论制动时间在最大制动扭矩时13s，在最小制动扭矩时16s制动盘最高速度2100[rpm]控制回路液压泵为400VAC/3/50Hz控制阀为24VDC齿轮箱额定扭矩8700[Nm]爬坡时间tr0.8[s]延时tv0.2[s]61、制动器零部件配合关系及定位系统1.1、零部件配合关系主动钳被动钳浮动轴底座螺栓齿轮箱壳体图1.178图1.2制动器主动钳剖视图如1.2所示。各零部件配合关系如下：（一）气隙螺栓1、平面推力轴承（包括挡圈）2、推杆件3/4共同构成“推杆总成”。（二）件5、件6通过螺纹联接构成“活塞总成”。（三）气隙螺栓1与活塞件5之间是间隙配合。3456锥面219（四）推杆件4由于键条7（图1.3，1.4）的作用只能沿轴向上下移动，而不能旋转；（五）推杆环9通过螺纹联接固定在主动钳叉形架10上；（六）推杆件4与锁紧挡圈8配合面之间存在一定的摩擦力。789104图1.3图1.4制动盘方向101.2、制动器定位系统制动器定位系统包括滑动系统和辅助系统两部分。滑动系统固定在浮动轴上，如图1.5所示。图1.5滑动系统辅助系统浮动轴11滑动系统由紧定螺钉10、定位套筒4、定位轴2、定位销2、止动螺钉9等部分构成（图1.6）。定位销2固定在被动钳体上。定位轴2与定位套筒4之间存在一定的摩擦力。通过调节止动螺钉9就可以调节图1.6所示“间隙”的大小，从而控制制动钳整体在浮动轴上的移动量。止动螺钉9定位套筒4紧定螺钉10间隙定位销2定位轴21.2.1滑动系统图1.6121.2.2辅助系统辅助系统包括2个螺栓，2个弹簧和4个螺母。辅助系统作用：（一）在装配时使弹簧15受压，使其起到总是将被动钳推离制动盘（即推向底座方向）的作用；（二）当定位系统失效时，通过调节螺母1、螺母2可以避免制动钳整体超出图1.6止动螺钉9的限定位置而继续移动。图1.7辅助弹簧15底座螺母1螺母213124810321311图2.165锥面2、制动器工作原理2.1、闭闸原理14辅助系统弹簧辅助系统弹簧力盘式弹簧力辅助系统弹簧力盘式弹簧力图2.3图2.4图2.2制动钳整体15如图2.1所示，当液压腔13卸压后，盘式弹簧组12被释放。盘式弹簧力将沿着“活塞件6→螺纹联接→活塞件5→螺纹联接→推杆件3→锥面→推杆件4→主动钳摩擦片”的力传递次序迅速将主动钳摩擦片推向制动盘，直至完全贴紧制动盘并固定不动。当主动钳摩擦片贴紧制动盘并固定不动后，盘式弹簧作用在端盖11上的力迅速增大，并最终克服辅助系统弹簧力的作用（图2.4），促使制动钳整体在浮动轴上沿着远离底座的方向移动（即被动钳摩擦片靠近制动盘的方向），结果被动钳摩擦片抱死制动盘，制动过程完成。161248103213112.2、开闸原理图2.556179辅助弹簧力盘式弹簧力液压力图2.6底座方向图2.718图2.8摩擦片缩回弹簧图2.9盘式弹簧力液压力19制动器开闸时，对于制动钳整体，液压力和辅助弹簧力的联合作用迅速克服了盘形弹簧力的作用（图2.6），使制动钳整体向底座方向移动，从而使被动钳摩擦片离开制动盘。当被动钳钳体碰到滑动系统止动螺钉9后（图2.7），由于止动螺钉的限位作用，制动钳整体停止运动。对于主动侧摩擦片，经过短暂的时间延迟，增大的液压力克服盘式弹簧力的作用并沿“活塞件6→螺纹联接→活塞件5→螺纹联接→件3→平面推力轴承（挡圈）2→推杆件4”的力传递次序将推杆4带离制动盘（图2.8）。随后摩擦片缩回弹簧（图2.9）将摩擦片逐渐拉回主动钳体内。如果上一次制动过程中摩擦片未磨损，那么开闸过程至此完成。203、制动器自动补偿原理及气隙调节方法3.1、制动器自动补偿原理制动器气隙是指摩擦片与制动盘之间的间隙，总间隙是指制动盘两侧气隙的总和。3.1.1、主动钳侧气隙补偿如果制动器制动时摩擦片磨损，推杆件4将相对于锁紧挡圈向制动盘方向多移出一段距离（图3.1）。当制动完毕开闸时推杆件4会随着锁紧挡圈8静止而停止运动，于是作用在平面推力轴承2上的力迅速增大，推杆件3相对于件4随即做旋转运动，活塞件5持续上升，导致图3.1所示“间隙”不断增大，增大量等于主动侧摩擦片磨损量。21当制动器随后闭闸时，件3将不能相对于件4旋转，于是上次开闸时的“间隙”增加量被保留，主动侧气隙被补偿。图3.1制动盘方向制动盘位置间隙摩擦片位置223.1.2被动钳侧气隙补偿制动器制动时，如果被动钳摩擦片磨损，制动钳整体首先在盘式弹簧力的作用下沿远离底座的方向移动图1.6所示止动螺钉9设定的“间隙”，然后定位轴2将相对于定位套筒4滑动，滑动量等于被动钳摩擦片磨损量。当制动器制动完毕开闸时，定位轴2相对于定位套筒4不再产生滑动，因此上次制动时的定位轴滑移量被保留，从而被动钳侧气隙仍是预先调定的“间隙”大小，不发生改变。综上所述，在摩擦片整个使用寿命内，制动器总能保证相同的气隙和相同的夹紧力。233.2、制动器气隙调节方法制动器气隙调节方法有两种，调整前先确认制动器能够在图3.2所示的两根浮动轴上自由滑动。浮动轴3.2.1、调节方法一图3.2241、制动器首先闭闸；2、旋松滑动系统紧定螺栓10、螺母垫圈12/6和螺母13（图3.3）；3、旋松辅助系统螺母1、螺母2，使螺母1距制动器临近端面4mm；4、旋紧止动螺栓9，使图3.4所示“间隙”为零；图3.3图3.41012/6139129间隙255、连续触发制动器5–10次，系统将自动调整制动器气隙到2.0～3.2mm之间。制动器开闸，由于辅助系统弹簧力的作用，制动器气隙将集中在被动钳一侧（图3.5，3.6）。辅助系统弹簧被动钳侧图3.5图3.6266、制动器闭闸；7、拧紧紧定螺栓10（17Nm）；8、旋松止动螺钉9，退出的距离为图3.6所示制动器间隙的一半；9、旋紧螺母13；10、制动器开闸；11、检查图3.8所示制动盘两侧气隙是否相等，如不相等使制动器闭闸并旋松止动螺钉9微调；12、开合制动器3次以上观察两侧气隙是否有变化。10139图3.7图3.8间隙相等2713、制动器开闸；14、旋紧螺母/垫片12/6。注意该螺母不能拧死，保证制动器动作时不会妨碍其带动定位销2在图3.10所示预调“间隙”内（1-1.5mm）移动；15、手动旋紧辅助系统螺母1，在保证螺母1不发生位移的前提下，用17mm开口扳手拧紧螺母2。对另外两个辅助系统螺母进行同样操作。16、间隙调节完成。12/612图3.9图3.102间隙283.2.2调节方法二1、按“调节方法一“（1）～（7）步操作；2、使制动器开闸。由于第4步操作使图3.11“间隙”为零，因此开闸后制动气隙集中在主动钳侧；3、慢慢旋松滑动系统止动螺钉9，同时观察制动盘两侧的气隙变化。4、当制动盘两侧间隙近似相等时，旋紧螺母13；5、制动器闭闸、开闸；6、检查制动盘两侧间隙是否仍相等。如不相等使制动器开闸，旋松止动螺钉9做微调，直至两侧间隙相等，旋紧螺母13；7、其余按“调节方法一“（12）～（16）步操作。9间隙13图3.11293.3.1、摩擦片磨损指示器1、摩擦片预磨损信号。当摩擦片还剩1.5mm可磨损量时发出指示信号。2、摩擦片磨损信号。指示制动摩擦片已磨损，必须立即更换。3.3、制动器指示器3.3.2、制动器未调节指示器1、指示制动器”开/合“信号。2、未调节信号，指示制动器调节机构有故障，制动器需立即修理。摩擦片磨损指示器未调节指示器图3.1230二、3MW主动式主轴制动器图3.133MW主轴制动器313MW制动器主要技术参数制动器数目2制动盘1最大制动扭矩,MB29000[Nm]最小制动扭矩,MB尽可能高，至少21900[Nm]理论制动时间在最大制动扭矩时12s，在最小制动扭矩时18s制动盘最高转速1560[rpm]控制回路液压泵为400VAC/3/50Hz控制阀为24VDC额定功率下制动力矩25460[Nm]爬坡时间tr3.8[s]延时tv0.2[s]32液压腔主动钳体活塞图3.141、制动器工作原理33图3.15主动式制动器定位系统定位螺栓锁紧螺母定位系统弹簧34图3.1635如图3.13，液压油推动主动钳内活塞将摩擦片1推向制动盘一侧；当摩擦片1接触到制动盘固定不动后，持续的液压力克服定位弹簧力推动制动钳整体在浮动轴上沿远离底座方向移动，从而使被动钳内摩擦片2压紧在制动盘上，制动过程完成。闭闸过程开闸过程液压腔卸压后，定位系统弹簧力推动制动钳整体在浮动轴上向靠近底座方向移动，直至限定位置固定不动，然后主动侧复位弹簧将摩擦片拉回主动钳内，开闸过程完成。362、制动器气隙调节方法1、使制动器开闸；2、调节图3.14中定位螺栓调节制动器在浮动轴上的位置，从而调节制动盘两侧制动气隙，并使气隙相等；3、调节锁紧螺母，锁定定位螺栓。3、摩擦片磨损显示开关当摩擦片显示开关被触发时就会报警，此时制动器需要更换摩擦片。安装位置显示开关图3.1737谢谢！THEEND