风力发电机机刹车系统原理

150kW风力发电机机刹车系统原理及维护方法新疆风能公司达坂城风电场现有并网风力机14台，其中13台装有液压刹车系统，通过一年来的运行，我们发现风力机60％的故障来自于液压系统，但在运行中只要认真抓好维护工作就可以做到防患于未然，同时有了较好的维护方法即便出了故障也能及时发现尽快地处理和排除，这样大大减少了风力机的停机时间，提高了风力机的运行效率。下面将风力机液压刹车系统的结构原理及维护方法介绍如下：一、刹车机构的组成150kW风力机的刹车机构主要由液压系统、圆盘闸、时尖阻尼板三部分组成，其中名部分的主要元件及其作用如下统分为叶尖阻尼板和圆盘闸两部分。现我们从起动和停机两个过程来看其工作原理。(1)起动开机当控制系统发出起动命令(可以是自动和手动)，一液压马达立即起动，压力由“P”口进入组合阀体。组合阀体可由图上的中心线分成左右两个部分，其中左半部分为供叶尖压力部分；右半部分为圆盘闸提供压力。在马达起动同时，阀体内电磁阀10、11均带电液压图中现在所表示的电磁阀门的状态均为不带电的状态，如果带电则与现在状态相反，例如电磁阀10和11不带电时均为通路状态，现在带电后即变为关闭状态。这时由-p-口进入的液压油只能沿6.2单向阀进入右半部分，当压力值达到由压力开关7整定的10.3MPa(103bar)时，阀门lO打开，压力开始进入叶尖部分，使叶片阻尼板收回，同时还将打开电磁阀12，关闭电磁阀13，使圆盘闸内的压力泄放，做好起动的准备。当叶尖收起后，团盘闸也同时被松开，当压力开关15的压力达到7MPa(70bar)时，液压马达停止转动。在图中17、18两个元件均为贮压罐，利用被压缩的气体来贮藏压力油中的能量，以补充在运行过程中由手叶尖阻力板和圆盘闸的泄露，减少液压马达的频繁起动。这就是起动的垒过程。（2）刹车停机当风力机控制系统的停机命令发出后，电磁阀10、11立即带电，关闭10电磁阀，打开11电磁阀，然后使12、13电磁阀失电，即打开13，关闭12，结果在叶尖阻尼板被弹出之后，圆盘闸也动作刹车使风力机平稳地停机。2．性能分析从设计结构上来看，这种风力机的制动力矩来源于两个方面，一是叶尖阻尼制动，二是圆盘闸刹车制动，制动力矩均在低速轴上，这样在刹车过程中对齿轮箱的冲击力小。除此之外还有以下几个特点；(1)刹车过程平稳，振动小由于刹车过程中首先由均匀分布的三个叶片的叶尖阻尼极动作，降低速度，然后再由圆盘闸制动，这就使得刹车过程变得较为平稳。(2)刹车机构相互独立该刹车系统的两套刹车机构是相互独立的，即不会由于一套刹车系统的失灵而造成另一套也失去工作能力，例如当液压系统故障，压力建立不起来，圆盘闸不能正常刹车时，叶尖阻尼板则恰好因为失压而被弹出来，起到了阻尼刹车的作用，这样增强了该刹车系统的可靠性。(3)设有失速保护机构该刹车系统在叶片根部装有一个离心式压力缸，当风力机失去控制而将飞车时，转速将超过预先的定值，在离心力的作用下，使得压力上升到压力开关14的整定值，14动作而被打开，飞车保安阀16被接通，叶尖阻尼板中压力被泄放，阻尼板弹出，起动了保护作用。三、闸系统维护方法1．一般性维护(1)定期检查液压油仓中的油位是否在规定的油位线上，否则应及时添加，检查时间可定为每季度一次，也可视设备情况而定。(2)每次加完油后，慢慢松开液压闸各缸上的排气螺丝，以免有气体集在油缸内影响压力的建立，然后上紧。(8)定期检查压力开关7、15的压力是否在整定值上，如果整定值发生偏移应立即重新整定，并应将整定值锁定螺丝锁紧。(4)定期检查液压系统的全部压力油管接头处是否因松动而有渗漏，如肴发现应立即用搬手拧紧。(5)检查闸片的磨损情况，是否需要更换新片。一般以闸片上特种材料磨剩至2～4mm为使用极限。更换闸片后应检查闸片与圆盘之间间隙是否合适，如不合适可以通过闸片架固定螺丝上加垫片的方法来调整，该间隙一般以2mm为好。(6)测验刹车过程时间是否与正常时相符，一般在4s左右。(7)当发现液压系统故障时，应首先检查液压马达是否缺相。2．闸系统维护中应注意的问题(1)减少因故障停机的时间是保障风力机高效运行的关键，而闸系统故障率较高，因此运行人员应将处理闸系统所用的专用工具如调压力开关用的内六方搬手、起子、液压系统图、拧紧压力管用的开口搬手等集中装在一个包内，随时做好维护的准备。(2)液压油的清洁度是十分重要的，因为任何微小的灰尘都会给液压系统的正常运行或使用寿命带来影响，为此我们的液压系统特设置了两个油滤清器。除此之外，油仓及加油嘴、油壶油桶的进出嘴平时一定要加罩或用布包起来，以免灰尘进入液压系统。(3)每次维护后都应将压力油管接头和阀体上各接头擦净，以便于今后观察上述部位是否有泄漏存在。(4)认真记录每台风力机的运行日志，填好各台风力机的维护报告单，以便在长期的风力机维护中掌握风力机运行的历史状况，为故障检修提供依据。四、事故分析一例事故现象1990年9月2日，我场B5号风力机出现故障，盘前显示故障类型为液压系统故障，经检查发现飞车保安阀16被甩出，复位后，多次重复起动又被甩出，这样叶尖因液压油阀16处泄工草场面积100亩，进行了喷灌、管灌、渗灌三种灌水技术的试验研究，其灌溉定额可达150m。水。年用电量约2．5M_W.h，基本上满足了牧草的需水要求，牧草整个生育期内土壤含水量均在适宜范围之内，1990年每亩苜蓿草产量达550kg，披碱草产量达900kg。灌溉的机泵功率为5．5kW，动力机为220V直流电动机。加上损失负荷可达7kW。为了检修需要以及充分利用盛风期的多余风能，风电站设置了8kW的备用机，从而大大地提高了供电保证程度。风能在一年里的分布是很不均匀的，枯风期当出现连续两日以上无有效风速时，我们设置了柴油发电补偿系统，它可直接向外供交流电，又可向蓄电池充电以保护蓄电池不受损坏。5．人畜供水系统人畜供水是通过风力发电利用灌溉机泵将水源的水注入水塔，然后，以塑料输水管道向固定的供水点供给自来水。这个系统大大地方便了群众，改变了过去吃水靠车拉的局面。供水系统每年耗电约600kW·h左右。这项试验研究也并非一帆风顺，主要问题是风力发电机可靠性差、励磁调节系统功能不佳。如：风力发电机组前后出现过数次发电机断轴，传动齿轮磨损严重，调速调向性能差、发电机整流二极管经常被击穿，还有个别构件破坏等事故，一度使整个风电站难以投入正常运行。后通过不断地改进完善，特别是近二年来，基本达到了稳定、可靠的运行局面。各系统切实发挥了应有的功能。我们的试验研究使牧民们大大地开了眼界，牧民们点上了电灯、看上了电视、听上了收录机、用上了洗衣机、电熨斗，学校的学生上了晚自习，家庭草库伦有了灌溉水，他们感到很满意。同时，也为牧区开发风电树立了榜样。当然，我们的工作还有许多不足之处，特别是有些关系到整个风能利用经济效益的问题，还有待于进一步研究攻关。当前我们正在全面地总结，为今后的推广和改进提供试验和理论依据